Duc puis Grand-duc de Toscane
Villa di Castello 1519 - 1574

Fils de Jean des Bandes Noires et de Maria Salviati, petit-fils de Laurent le Magnifique, c'est en lui que se réunit le sang des deux branches de la famille. Il accéda au pouvoir après l'assassinat du duc Alexandre par les magnats de la ville (Filippo Strozzi, Niccolò Acciaiuoli, Baccio Valori et Francesco Guicciardini lequel espérait probablement lui donner sa fille Elisabeth comme épouse) qui pensaient pouvoir conditionner comme ils l'entendaient ce jeune homme de dix-neuf ans élevé à la campagne. Ils se trompèrent. En peu de temps, Cosme révéla sa vraie personnalité et parvint à centraliser tous les pouvoirs dans ses mains. Ses adversaires, réunis en armée sous le commandement de la famille Strozzi, furent défaits lors de la bataille de Montemurlo le 31 juillet 1537.
Une fois sur le tròne, Cosme rétablit l'ordre dans l'Etat, priviligiant la justice et protégeant les classes les moins favorisées. Il encouragea la reprise du commerce et de l'industrie, commença l'assainissement des marais de la Maremme, fonda l'ordre des Cavaliers de St Stéphane afin d'écarter la menace des pirates barbares, et créa une milice toscane pour éviter ainsi de recourir aux mercenaires.

Il épousa en 1539 Eléonore de Tolède, très belle et très riche fille de Vicerè de Naples, qui lui donnera onze enfants ainsi que le Palais royal Pitti ((elle mourra avec son fils Jean et sa fille Garzia en 1562, à seulement 40 ans lors d'un voyage à Pise, tous trois emportés par la fièvre paludéenne).
Dans le même temps, Giogio Vasari dessina le musée des Offices et transforma le Palais Vecchio (siège du gouvernement, et dans les premières années, demeure également de la famille ducale) selon un programme de décoration célébrant le souverain et sa famille, Benvenuto Cellini réalisa le Persée (1545-54) et Ammannati construisit un nouveau Pont à Ste Trinité (1566) après que l'inondation de 1557 eut emporté l'ancien. Une nouvelle ferveur pour l'art et l'urbanisme envahit toute la ville.
Grâce au soutien de l'empereur, Cosme parvint ensuite à conquérir Sienne puis, après avoir fròler la couronne royale qui lui était offerte par les Corsi en 1567, il obtint du Pape Pi V et de l'empereur Miximilien II le titre tant désiré de Grand-duc en 1569; ce titre le mettait à égalité avec le roi, de sorte qu'il réussit à arranger le mariage impérial de son fils aîné François avec Jeanne d'Autriche, soeur de l'empereur. Les Medici evinrent alors une des plus grandes dynasties d'Europe.