Prinsessan Cecilia är den mest välkända och omtalade av Gustav Vasas och Margareta Leijonhufvuds fem döttrar.
Prinsessan Cecilia fick, liksom sina systrar, en omsorgsfull uppfostran som skulle förbereda henne för en framtid som hustru till en utländsk furste. Prinsessornas äktenskap skulle skapa värdefulla politiska allianser och stärka Vasadynastins kungliga legitimitet. Gustav Vasa gav också sina döttrar ett slags ambassadörsroll, de skulle i sina äktenskap arbeta för rikets bästa. När Vasahovet inledde de första äktenskapsförhandlingarna vid 1550-talets mitt var Cecilia i yngre tonåren.
Förhandlingar pågick också om ett äktenskap mellan prinsessan Cecilia och en tysk pfalzgreve när det så kallade Vadstenabullret inträffade i december 1559. Cecilias äldre syster Katarina hade samma höst gift sig med Edzard av Ostfriesland och var på väg till sitt tyska grevskap. Cecilia hade efter mycket övertalning fått följa med på resan genom Sverige. I följet fanns även hertig Erik och Edzards yngre bror, Johan. Det kungliga sällskapet tog i mitten av december in på Vadstena slott, och det var också där som Johan av Ostfriesland togs på bar gärning ”havandes näppeligen hoson på sig” i Cecilias sovkammare. Detta blev upptakten till ett uppslitande familjegräl där en åldrad Gustav Vasa var ursinnig på de två ostfriesiska grevarna och sina äldsta barn. Katarina för att hon inte hållit sin yngre syster under bättre uppsikt, Cecilia för att hon inte uppträtt såsom det anstod en ärbar kungadotter och Erik för att inte ha skött det hela diskret utan snarare bidragit till att systern kommit i ett ”uppenbart rykte”. Det hela löstes till slut genom att Johan av Osfriesland fick svära en ed på att inget otillbörligt hade skett och att den tyske pfalzgreven i stället gifte sig med Cecilias yngre syster Anna.
Förhandlingarna om Cecilias äktenskap fortsatte under Erik XIV:s regering och var nära kopplade till kungens utrikespolitik och egna giftermålsplaner. Av de olika kandidaterna verkar Cecilia ha varit intresserad av ett giftermål med en engelsk greve. Det skulle ge henne möjlighet att resa till England och träffa Elisabet I, som blivit en stor förebild för henne och som hon även brevväxlade med. Eriks förhoppning var att om Cecilia befann sig i drottningens närhet skulle hon kunna verka för att Elisabet sade ja till hans frieri. Men det blev varken någon engelsk greve för Cecilias del eller engelsk drottning för Eriks. Trots alla planer blev det en yngre bror till den regerande markgreven av Baden-Baden som år 1564 blev Cecilias man, Kristoffer av Baden-Rodermachern. Eftersom han enbart ärvde en mindre del av grevskapet hade han, liksom flera andra tyska furstar i liknande situation, sökt tjänst som militär och tjänstgjorde sedan ett par år tillbaka som fältöverste i Erik XIV:s armé.
Vid denna tid satt Cecilias bror hertig Johan och Katarina Jagellonica fängslade på Gripsholms slott då Johan gift sig med den polska prinsessan mot både Eriks vilja och politiska planer. Cecilia tog Johans parti i brödrastriden. När hon tillsammans med sin man lämnade Sverige hösten 1564 uppvaktade hon flera makthavare på kontinenten för att verka för broderns frigivning. Erik uppmanade sin ståthållare i Reval att hålla systern under uppsikt då han ”förstått att hon skall vare hertig Johan mer benägen än oss”. Samtidigt var kungen i behov av Cecilias hjälp. Sverige var indraget i det nordiska sjuårskriget och hade som en följd av det blivit mer eller mindre instängt i Östersjön. Hennes uppdrag var att dels återuppta giftermålsförhandlingarna med Elisabet I, dels leja engelska kapare till det pågående kriget.
Hösten 1565 kom Cecilia till England och hon blev väl mottagen av den engelska drottningen. De två fann varandra och prinsessan gjorde ett gott intryck vid hovet. Hon berömdes både för sitt ”utseende och elegans och för den grace och lätthet med vilken hon talade engelska”. Väl på plats förde Cecilia flera olika förhandlingar även för egen räkning. Hon fortsatte att arbeta för Johans frigivning och engagerade den engelska drottningen i frågan. Cecilia förhandlade även med den spanske ambassadören vid det engelska hovet, då parets markgrevskap var beroende av det spanska rikets agerande. Hennes spanska kontakter väckte emellertid allt större misstänksamhet vid hovet. Dessutom var paret redan djupt skuldsatt vid ankomsten till England. Deras påkostade livsstil och allt större skulder gjorde till slut deras situation ohållbar. Våren 1566 valde paret att återvända till Baden-Rodermachern, men vid avresan beslagtogs deras tillhörigheter av de engelska långivarna.
Paret levde därefter några år i sitt markgrevskap. Cecilia försökte redan tidigt övertala den nye kungen, brodern Johan III, att ge henne tillåtelse att återvända till Sverige med sin familj. De var djupt skuldsatta, deras gods pantsatta och i deras närområde härjade spanska trupper. Sensommaren 1571 återkom Cecilia till Sverige med sin familj. Hon hade fortfarande delar av sin brudskatt på 100 000 daler att fordra. Vid ankomsten fick hon bland annat Skenäs kungsgård i Östergötland och Arboga stad med kungsgård i förläning, där hon i praktiken kom att fungera som Johan III:s ståthållare. Hon ägnade sig åt en omfattande affärsverksamhet med handel och bergsbruk. Hon fick också rätt att bedriva kaperi på Östersjön för att i första hand störa den engelska handeln med Ryssland, som Sverige låg i krig med vid denna tid. Cecilias affärsverksamhet, som även omfattade otillåten export av spannmål, vapen och ekvirke, ledde dock till flera konflikter med såväl hennes bröder som med den danske kungen. Trots det fick hon under samma period utökade befogenheter i sina förläningar vilket tyder på att det inte var hennes kompetens som ståthållare Johan III ifrågasatte. Det handlade snarare om att Cecilia genom sitt agerande utmanade Johan III:s auktoritet som monark.
Johan III arbetade för att systern skulle utses till ståthållare någonstans i det spanska väldet, där man också tidigare hade utsett kvinnliga ståthållare. När Cecilia år 1575 blev änka togs kontrollen av egendomarna över av Kristoffers tyska släktingar. För att tillvarata familjens intressen på kontinenten förhandlade Cecilia med företrädare för de katolska makterna i Europa, bland annat med det påvliga sändebudet Possevino. Det var troligen i anslutning till hans Sverigebesök vintern 1577 som Cecilia konverterade till katolicismen. När den spanske legaten de Eraso anlände till det svenska hovet sommaren därpå för att förhandla fram ett förbund mellan rikena satte sig Cecilia genast i förbindelse med honom. Hon höll honom informerad om de politiska förhållandena i Sverige och erbjöd sig bland annat att skicka vapen till den spanske kungen. Cecilias kontakter med de Eraso förbättrade inte relationen med den protestantiske hertig Karl. Hennes förhandlingar väckte till slut även Johan III:s misstro. Kungen förbjöd till slut systern och de Eraso att ha någon kontakt med varandra, men även detta lyckades Cecilia kringgå i juli 1579.
Kort därefter lämnade hon Sverige tillsammans med sina söner för att försöka få tillbaka familjens mark och egendomar. Arvstvisten med Kristoffers släktingar blev segdragen. Hon fick under många år uppvakta olika beslutsfattare runt om i Europa. Även Johan III sände skrivelser för att hjälpa Cecilia att få tillbaka familjens egendomar. Flera domar och skyddsbrev utfärdades till hennes förmån, men besluten effektuerades inte.
Cecilia hade till en början kvar en del inkomster från sina svenska förläningar, men dessa drogs in vid 1580-talets mitt, möjligen som en reaktion på hennes synpunkter på Johans giftermål med den högadliga Gunilla Bielke. I slutet av 1580-talet ljusnade familjens situation något när Cecilias äldste son Edvard Fortunatus ärvde hela grevskapet Baden-Baden efter en barnlös kusin. De fick också viss hjälp från brorsonen Sigismund i Polen, som Cecilia stod i förbindelse med. Men även den äldste sonen levde över sina tillgångar och bröt uppgörelsen om arvet med sina yngre bröder. Något som även drabbade Cecilia och i sin tur ledde till en arvstvist mellan Cecilia och sönerna.
Vid 1590-talets mitt ockuperades Baden-Baden av en protestantisk släktgren. Cecilia fick således på nytt och vid hög ålder dra från land till land för att fortsätta kampen för sina och familjens rättigheter. År 1613 tog hon vid riksdagen i Regensburg förgäves upp frågan om familjens ockuperade grevskap och frigivningen av sonen Filip (som hade fängslats när han försökt återta familjens besittningar). Fem år senare, 78 år gammal, fick Cecilia under stor dramatik fly för att kunna framföra sina klagomål över förvaltningen av familjens gods inför ärkebiskopen av Trier.
Cecilia överlevde alla sina söner, men hade två sonsöner och dottern Charitas kvar i livet. Charitas, som föddes 1579 eller 1580, hade mot Cecilias vilja placerats i kloster och hon hindrades under många år från att ha någon kontakt med sin dotter. Mot slutet av sitt liv återfick dock Cecilia kontakten med Charitas. Hon fick även uppleva att den äldste sonsonen återerövrade familjens besittningar i början av det trettioåriga kriget.
Princessan Cecilia avled i Bryssel år 1627, 87 år gammal. Hon ligger begravd i kyrkan i Rodermachern.