Er war hin- und hergerissen zwischen der Wahl eines weltlichen Lebens, zu dem er sich mehr hingezogen fühlte, und eines klerikalen Lebens, in das ihn sein Onkel einführen wollte. 1529, nach den verheerenden Turbulenzen des Sacco di Roma, beschloss der Kardinal, seine Anwesenheit zu reduzieren, und übergab durch seinen Rücktritt seine Erzdiözese Siena an seinen Neffen, indem er ihm hastig zum Priester weihte. Francesco, der sich seiner Wahl wieder einmal nicht sicher war, nahm die Bischofsweihe zehn Jahre später, 1538 nach dem Tod seines Onkels und nachdem er den vollen Besitz der Diözese erhalten hatte, an. Während dieser Zeit verzichtete er nicht auf politische Aktivitäten zur Erhaltung der Freiheit der Republik Sienas, die im internationalen Gleichgewicht der damaligen Zeit immer prekärer wurde. Obwohl er Botschafter Karls V. war, geriet er allmählich in den Konflikt mit den imperialen Interessen. Diese Ablehnung wurde deutlich bestätigt, als ihn der Kaiser 1546 in einer Mission zugunsten von Siena nicht empfangen wollte. Solche irreparabel gebrochenen Beziehungen kosteten ihn im Konsistorium von 1551 das Purpurrot des Kardinals.