Cecilia orsakade det s.k. Vadstenabullret, genom att hon vid sin syster Katarina Gustavsdotter Vasas bröllopsfest (gift 1559 med Edzard II av Ostfriesland) på Vadstena slott uppenbarligen delat säng med Edzards bror Johan av Ostfriesland.Efter detta gifte hon sig i alla fall 1564 med markgreve Kristoffer av Baden-Rodemachen. Som förläning fick hon bl.a. Arboga stad, och hon skrev sig därför ofta som "grevinna av Arboga". 1565-1566 besökte hon och maken drottning Elisabet I av England; syftet med deras besök var att förmå Elisabet av gifta sig med Cecilias bror, Erik XIV. Under vistelsen i England skaffade de sig så stora skulder att deras bagage beslagstogs av fordringsägarna vid avresan från London.
Under större delen av 1570-talet vistades Cecilia i Sverige, där hon ägnade sin tid åt att försöka få ut sin hemgift. Under vistelsen i Sverige övergick hon till katolicismen.
Enligt Herman Lindqvist skall hennes liv ha varit både vilt och syndigt. Så till den grad att hon blev prostituerad i Antwerpens glädjekvarter, dit hennes son 1590 begav sig för att rycka den då femtioåriga modern ur synden, varvid hon skall ha tappat mer hår och brutit en arm.
Cecilia Vasa dog i Bryssel 1627 vid 87 års ålder.