任摄政王，但终究她亦没有诞下任何子女。1558年11月17日，年仅42岁的玛丽一世在圣詹姆斯宫病逝，死因可能是卵巢囊肿或子宫颈癌。她的同父异母妹妹伊莉莎白继位，即伊莉莎白一世。虽然她早已表明希望下葬于其母亲凯瑟琳的墓旁，但于12月14日她被埋于西敏寺的一个墓内，伊莉莎白一世死后亦同葬于此墓。玛丽一世在位时，苏格兰女王也称为玛丽一世，但并非同一人，而是其表侄女。