Zoon van een arts en astroloog van Lorenzo de’ Medici , hertog van Urbino en vader van Caterina, die hem in 1571 aan het Franse hof zou hebben geïntroduceerd.
Volgens anderen zou Cosimo’s vader deel hebben uitgemaakt van het gevolg van Caterina de’ Medici sinds haar aankomst in Frankrijk voor haar huwelijk met de toekomstige Hendrik II.






