Khi con gái Maria I nắm quyền cai trị, Mariana Victoria quyết định cải thiện mối quan hệ với quê hương Tây Ban Nha, hiện được cai trị bởi anh trai là Carlos III. Tạit thời điểm đó, hai quốc gia đang có có xung đột về lãnh thổ ở châu Mỹ. Ngày 28 tháng 10 năm 1777, Mariana Victoria rời Bồ Đào Nha để đến Tây Ban Nha và ở lại hơn một năm, cư trú ở Madrid và Aranjuez.[10] Nhờ Mariana Victoria, một hiệp ước giữa hai quốc gia được hình thành và được củng cố bằng cuộc hôn nhân kép giữa các cháu của của Mariana và con cháu của Carlos III. Trong đó, cuộc hôn nhân đầu tiên là giữa Vương tử Gabriel của Tây Ban Nha và cháu gái của Mariana Victoria là Vương nữ Mariana Vitória của Bồ Đào Nha; cuộc hôn nhân thứ hai là giữa Vương tôn nữ Carlota Joaquina của Tây Ban Nha (cháu gái lớn của Carlos III) và Vương tử João. Tháng 11 năm 1778, Mariana Victoria trở lại Bồ Đào Nha. Trong thời gian ở Tây Ban Nha, Mariana Victoria đã bị bệnh phong thấp và phải ngồi xe lăn một thời gian vào tháng 8 năm 1778. Bệnh tình của Mariana trở nên trầm trọng hơn khi Mariana cũng đang mắc bệnh tim.[11] Mariana Victoria sau đó qua đời tại Real Barraca de Ajuda, nơi sau này là Cung điện Quốc gia Ajuda. Mariana Victoria được chôn cất tại Pantheon của Vương tộc Bragança ở Lisboa.