Вначале отношения супругов не складывались — Вильгельм занимался в основном своими делами, изменял жене и не уделял ей времени. Стало известно, что Мария застала его выходящим в два часа ночи из спальни одной из ее фрейлин. Несмотря на однозначные доказательства неверности, Вильгельм сумел убедить супругу, что между ними ничего не было, а та в слезах умоляла простить ей ее подозрительность. После нескольких выкидышей оказалось, что молодая герцогиня, видимо, не сможет иметь детей. К тому же она страдала от тоски по Англии. Вместе с тем Марии удалось заслужить симпатии своих новых подданных, и в Голландии она начала пользоваться большой популярностью.
В то же время ее отношения с отцом начали портиться. Частично это было вызвано поведением Якова, который после восшествия на престол сильно ограничил прежнюю финансовую поддержку Марии и не скрывал неприязни к ее мужу. Однако в первую очередь это было связано с политической ситуацией в стране. Когда летом 1688 года появился на свет ее брат Джеймс Фрэнсис, Мария решительно поддержала действия оппозиции и Вильгельма, который решился на вооруженное вторжение в Англию. За несколько месяцев Яков потерял корону и был вынужден бежать во Францию.
Следующие месяцы принесли существенные изменения — как в политической ситуации, так и в личной жизни Марии. В феврале 1689 года было объявлено, что Яков, покинув Англию, отрекся от престола. Корону предложили Марии и Вильгельму, которые должны были править совместно. Это решение было компромиссным: часть политиков, главным образом тори, предпочли бы, чтобы правила Мария, а Вильгельм довольствовался титулом королевского супруга, однако преданная своему мужу герцогиня не согласилась на такое решение. Их совместная коронация состоялась в начале апреля. В декабре парламент принял Декларацию прав — документ, который ограничил королевскую власть и стал основой английской политической системы в последующие столетия. Она отняла у монарха право отменять законы парламента и взимать налоги, а также проводить мобилизацию армии в мирное время без согласия парламентариев. Она также регулировала вопросы престолонаследия. В случае если бы Мария умерла раньше мужа, он оставался бы королем до самой смерти. Первенство в наследовании престола получали их (никогда не родившиеся) дети, потом — принцесса Анна и ее потомки и лишь потом — возможные дети Вильгельма от его последующих браков.
Так как ее муж проводил много времени на континенте (главным его занятием была война), королева действительно взяла на себя часть обязанностей монарха. Интересно, что она могла быть довольно решительна в своих действиях — например, без колебаний отдать приказ арестовать собственного дядю, графа Кларендона, когда возникли подозрения, что за ее спиной он плетет заговоры. В то время, когда Вильгельм находился в Англии, ее политическая активность снижалась. Многие современники обращали внимание на различия в характерах супругов. Как писал в своих дневниках Джон Эвелин: «[Мария] кажется более мягкой по характеру, и ничто ее особенно не огорчает, в то время как (…) ее муж всегда ходит с задумчивым выражением лица, он очень серьезен и тих, относится ко всем с одинаковой серьезностью, при этом сосредотачиваясь на проблемах Голландии, Ирландии и Франции, все время требующих его внимания». Многое, однако, указывает на то, что именно благодаря этому их совместное правление оказалось благополучным. Со временем их отношения улучшились, хотя продолжали появляться слухи о неверности Вильгельма и даже о его мнимом гомосексуализме.
Кажется, что последние годы жизни были самыми счастливыми для Марии. Кроме государственных дел, королева занималась своими увлечениями: например, коллекционированием предметов искусства (она владела, в частности, богатой коллекцией восточного фарфора), архитектурой и садоводством. Поскольку Вильгельм не любил главной королевской резиденции — дворца Уайтхолл, — то в 1689 году пара купила Ноттингем-хаус, пригородный дом в Кенсингтоне. Для его перестройки был приглашен знаменитый архитектор сэр Кристофер Рен. Уже через несколько месяцев двор переехал в новый дворец, который стал любимой резиденцией как Марии, так и ее мужа. Королева лично обставляла свои апартаменты, позаботившись, чтобы в них нашлось место для клеток с птицами и специальных подстилок для многочисленных собак.