Secondogenito maschio del granduca di Toscana Cosimo II e di Maria Maddalena d'Austria, ebbe un'educazione parallela al fratello maggiore, il futuro Ferdinando II de' Medici e inizialmente destinato alla carriera militare. Lo si trova infatti come Cavaliere dell'Ordine di Malta e Gran Priore di Pisa dal 1620, poi Generale del Mare Mediterraneo nel 1638