1609至1621年间统治托斯卡纳。1608年10月19日，他和奥地利的玛利亚·马格达莱纳（1589年10月7日－1631年11月1日）结婚。后者是神圣罗马帝国皇帝斐迪南一世的孙女。科西莫二世和他的妻子有4子4女，其中长子继承大公的爵位，称号斐迪南二世；有2个儿子成了枢机。