[[Cosimo de’ Medici|Idősebb Cosimo]] vagy [[Lorenzo de’ Medici]] herceg egyenes ági leszármazottai soha nem szereztek abszolút hatalmat. Ez a kiváltság a Medici-család fiatalabb ágának egyik tagjának jutott. Egy zsoldoskapitány, Giovanni dalle Bande Nere fia, [[Caterina Sforza]] unokája, Cosimo herceg lett az első [[nagyherceg]], és befejezte [[Firenze]] [[regionális hatalommáhatalom]]má alakítását. Cosimóval a köztársasági rendszer utolsó nyomai is eltűntek. [[1557]]-ben megszerezte az ősi ellenségnek számító [[Siena|Sienát]]. Felépítette [[Firenze]] tengerparti flottáját, amely jelentős szerepet játszott a [[lepantói csata|lepantói tengeri ütközetben]]. [[1569]]-ben [[V. Piusz pápa|V. Piusz pápától]] megkapta a [[nagyherceg]]i címet. Mivel a köztársasági intézményeket teljesen felszámolta, a városházára sem volt többé szükség, ezért családjával a [[Palazzo Medici-Riccardi|Medici-Riccardi palotá]]ból átköltözött a [[Palazzo Vecchio|Palazzo Vecchióba]], majd onnan [[1560]]-ban áttelepültek a [[Pitti-palota|Pitti-palotába]], s ez lett a továbbiakban a [[nagyherceg]]ek rezidenciája. Építésze, [[Giorgio Vasari]]val [[1559]]-ben megkezdte az [[Uffizi]] építését, ahová Cosimo a nagyhercegség különböző hivatalait kívánta összpontosítani. Felépíttette a ma [[Vasari-folyosó]]nak nevezett egy kilométeres átjárót a Pitti-palota és a Palazzo Vecchio között. Cosimo alapítása volt a [[Firenzei Képzőművészeti Akadémia]] 1565-ben.<ref name="Medici">{{cite web |url=http://www.mediciek.hu/medici/magyar/mediciek.html#14 |title=I. Cosimo, Giovanni dalle Bande Nere fia (1519-1574) |publisher=A Mediciek fénykora |accessdate=2010-09-11 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20100318041332/http://www.mediciek.hu/medici/magyar/mediciek.html#14#14 |archivedate=2010-03-18 }}</ref>
A [[Firenzei Egyetem]]en az ő uralkodása alatt nőtt a tanszékek száma, például a gyakorlati orvostudománnyal bővült az oktatás.
