Árið 1537 lokkaði fjarskyldur frændi hans, Lorenzino de' Medici, hann í gildru og myrti hann með aðstoð morðingjans Scoroncolo. Hann lýsti því yfir að hann hefði gert það í þágu lýðveldisins en engin uppreisn hófst og hann flúði til Feneyja þar sem hann var myrtur. Stuðningsmenn Medici-ættarinnar í borginni sáu til þess að Cosimo de' Medici, af annarri grein ættarinnar, var gerður að eftirmanni Alessandros.