科西莫生于佛羅倫薩，他是托斯卡納大公斐迪南二世和維多利亞·德拉·羅貝萊的兒子。

1670年，他的父親去世，帶來最大的問題是維多利亞和她的兒媳瑪格麗特·露易絲之間的矛盾升級。在老的大公還活著時，科西莫夫妻間就經(jīng)常在爭吵，雖然令人不快但還能互相容忍。斐迪南大公的去世，使得這個脆弱的平衡關系破裂。維多利亞被指責是主要的責任人：剛剛守寡的她，就迫不及待的想要插手政府的事物。而她對兒子的操縱激怒了瑪格麗特·露易絲，后者馬上對自己的丈夫要求同等待遇。

新的大公拒絕了妻子的要求。對丈夫的恨意已經(jīng)超出了對佛羅倫薩的討厭，瑪格麗特要求分手并返回法國�；�本是出于母親的意見，科西莫同意了。1674年，瑪格麗特回到巴黎。

晚年的科西莫對他們的兒子們感到絕望，因為他們都沒有后代。

1661年6月20日，他娶了法王路易十四的堂妹瑪格麗特·露易絲·奧爾良。但是他們在1675年分手，有三個子女：

斐迪南 (1663年8月9日 u2013 1713年10月31日) 安娜·瑪利亞·路易莎·德·梅第奇 (1667年8月11日 u2013 1743年2月18日) 吉安·加斯托內(nèi) (1671年5月24日 u2013 1737年7月9日) 1723年繼任最后一任美第奇家族的托斯卡納大公。