Han ble gift for tredje gang i 1560 med Elisabeth av Valois (1546–1568). De fikk fem barn, hvorav to vokste opp: Isabella (1566–1633; gift med erkehertug Albrekt VII av Østerrike, søskenbarn på farssiden) og Katarina (1567–1597; gift med hertug Karl Emanuel I av Savoien).