Był synem księcia Modeny Alfonsa III d’Este i jego żony Izabeli Sabaudzkiej. W wieku zaledwie 23 lat, 16 grudnia 1641 został mianowany kardynałem diakonem przez papieża Urbana VIII (1623–1644), jednak za jego pontyfikatu nie przybył do Rzymu z uwagi na wybuch pierwszej wojny o Castro (1642–1644). Przybył dopiero na konklawe zwołane po śmierci Urbana VIII w 1644. Początkowo należał do stronników Hiszpanii i Austrii w Kurii Rzymskiej, jednak z uwagi na konflikt z cesarskim ambasadorem w Rzymie, księciem Savellim oraz zmianę sojuszy po pierwszej wojnie o Castro, dość szybko przeszedł na stronę Francji. Bronił też krewnych Urbana VIII przed represjami, jakie spotkały ich od nowego papieża Innocentego X. W 1647 był przejściowo regentem księstwa Modeny, pod nieobecność swego brata, księcia Franciszka, który walczył z Hiszpanami po stronie Francji.