Fils aîné de Frédéric II de Mantoue et de Marguerite de Montferrat , a 7 ans lorsque son père meurt en 1540 il devient duc de Mantoue [1].
La régence est assumée par sa mère Marguerite et ses deux oncles, frères de son père, Ercole , évêque de Mantoue et cardinal depuis 1527 et Ferdinand , alors vice-roi de Sicile. Ercole, vivant à Mantoue, fut le plus actif et stabilisa les finances de l’État, entre autres en favorisant la création de nouvelles manufactures citadines. Ercole commanda à Jules Romain la rénovation intégrale de l’intérieur de la cathédrale [2] ; le travail fut exécuté par d’autres artistes en raison de la mort du Romano survenue en 1546.
Charles Quint, à nouveau de passage à Mantoue en 1543, confirma à François l’investiture de duc de Mantoue et de marquis de Montferrat et lui accorda la main de sa nièce Catherine. Le mariage fut célébré le 22 octobre 1549 à Mantoue.
François III est mort en 1550, à presque 17 ans, soit noyé au cours d’une battue de chasse près de Mantoue, soit des suites d’une pneumonie contractée à l’occasion d’une chute dans les eaux glacées d’un lac. Le mariage avec Catherine n’a duré que 4 mois. Catherine, retournée dans sa patrie, épouse, trois ans plus tard, le roi de Pologne Sigismond II Auguste.
Son successeur est son frère puîné, Guillaume.