Subentrato al padre Ferdinando I (1549-1609) come Granduca di Toscana, nel 1609, subì nei primi anni di regno l'influenza della madre, Cristina di Lorena (1565-1636). In politica estera si preoccupò soprattutto della conservazione della pace, attraverso il difficile equilibrio fra i due maggiori stati europei, Francia e Spagna. Potenziò la marina da guerra e quella mercantile, sviluppò il porto di Livorno, facendovi costruire il molo. Nella giovinezza, ebbe come precettore nelle matematiche Galileo Galilei (1564-1642), che richiamò da Padova in Toscana nel 1610, a seguito delle scoperte astronomiche dello scienziato pisano.