Né à Ferrare, issu de la maison d’Este, fils du duc Alphonse 1er d’Este et de Lucrèce Borgia, neveu d’Hippolyte 1er d’Este
Il hérita de son oncle en 1519 du siège archiépiscopal de Milan, et fut créé cardinal par Paul III en 1538. Il fut ensuite archevêque de Lyon de 1539 à 1551, archevêque d’Auch de 1551 à 1562, archevêque d’Arles de 1562 à 1566.
Il fit ses débuts en France en 1536, appelé par François 1er, en raison de ses liens étroits avec la dynastie des Valois, son frère Hercule, duc de Ferrare, ayant épousé la fille de Louis XII, Renée de France.
En 1550, il devint gouverneur de Tivoli, où il fit construire la Villa d’Este par Pirro Ligorio. Grand protecteur des arts, il patronna Palestrina, commanda au Primatice des fresques pour l’abbaye de Chaalis, dont il avait été nommé abbé commendataire par François 1er, et employa l’architecte bolonais Sebastiano Serlio à Chaalis et à son palais de Fontainebleau.