Fils de Jean des Bandes Noires de Médicis, et de Maria Salviati. Ayant obtenu le pouvoir par la République de Florence après avoir été élu comme une tête de proue, il restaura la dynastie des Médicis, qui ensuite ont dirigé Florence jusqu’au dernier grand duc, Gian Gastone de Medici. Les structures gouvernementales qu’il mit en place demeurèrent, même quand il fut absorbé par l’Empire austro-hongrois.
Parmi ses nombreuses réalisations on trouve, la création des Offices ou Uffizi, originairement destinées à héberger les services du gouvernement, et de nos jours l’une des plus prestigieuses galeries d’art du monde, la création de la marine florentine, laquelle joua un rôle essentiel à la bataille de Lépante, l’expansion de Florence pour contrôler la majeure partie de la Toscane y compris Sienne, la promotion de l’Université de Pise et la construction de les Arsenali Medicei. La création de la ville de Portoferraio sur l’île d’Elbe.
En 1539, il épousa Éléonore de Tolède, la fille du vice-roi espagnol de Naples Don Pedro Alvarez de Tolède. En 1570, il épousa en secondes noces Camilla Martelli.