Anna noterade 63 slag, hennes lägsta resultat i karriären, när hon sänkte tio birdies under slutronden för att tvinga spanjorskan Azahara Muñoz till särspel.
Men på det första play off-hålet, en kort par femma som mäter 430 meter, gjorde den 21-åriga spanjorskan en eagle efter ett formidabelt andraslag med en järnsexa.
Från tre meter kunde Muñoz rulla i den avgörande putten.
– Jag kan inte fatta att jag vunnit. En dröm som blir sann, säger det nyblivna proffset.
– Jag har puttat bra hela veckan. Det har varit nyckeln.
Gav sig själv en chans
Nordqvist slog sitt andra slag över greenen och hade behövt sätta en svår chip för att få särspelet att leva vidare.
– Bara att gratulera Azahara. Hon vann tävlingen, det var inte jag som förlorade den. Jag gick tio under par och gav mig själv en chans. Spelet var bra även de två första dagarna men då gick inte puttarna i.
Duellanterna är för övrigt bekanta eftersom båda har gått college på Arizona State.
Anna tycktes annars ha missat chansen i Madrid då hon var hela sju slag efter täten med ett varv kvar.
Men under lördagen undvek hon bogeys helt och hållet och gjorde å andra sidan birdies på över hälften av hålen.
– Målet var bara att spela aggressivt och att nå särspel när jag låg sju slag efter måste jag vara nöjd med.
Inhoppet en engångsgrej
”Experimentet” med att ha lillebrorsan Mattias som caddie blev således också lyckat.
– Han har gjort ett jättebra jobb för mig och ska ha mycket credit för framgången. En lärorik vecka för oss båda men det här var en engångsgrej. Mattias återgår givetvis till sin egen framtida proffskarriär.