B 1508 году дядя Франческо Марии по отцу, папа римский Юлий II, назначил племянника капитан-генералом Церкви. В этом качестве он участвовал в войне Камбрейской лиги, где папская армия противостояла войскам Франции и Феррары. B 1510 году объединённые папские и венецианские силы под командованием делла Ровере взяли Модену и подошли к столице Феррарского герцогства, но затем ход кампании поменялся — в мае 1511 года французская армия по командованием Джан Джакомо Тривульцио с налёта захватила Болонью, находившуюся под властью Юлия II. Наместник папы кардинал Алидози бежал, не предупредив Франческо Марию о приближении французов. Папские войска вынужденно отступили в Романью. В Равенне обозлённый делла Ровере лично убил Алидози, что в дальнейшем сослужило ему дурную службу. 11 апреля 1512 года Франческо Мария сражался против французов при Равенне, где ни одна из сторон не смогла добиться решающего успеха. Через некоторое время обескровленная французская армия вернулась на родину.