Jako mały chłopiec uczył się grać na wiolonczeli i dla niego odtworzono dworską orkiestrę, kiedy miał 11 lat – wiolonczelistą był wtedy Giovanni Maria Bononcini. Franciszek pozostał hojnym patronem muzyki. Jego zbiory znacząco uzupełniły Bibliotekę Estense w Modenie.
Franciszek został księciem Modeny i Reggio w wieku zaledwie dwóch lat. Jego matka, pobożna i surowa, rządziła jako regentka aż do 1674. Obowiązki państwowe dzieliła z różnymi duchownymi, a radą służył jej zawsze jej spowiednik - ojciec Garimberti. Kiedy matka wyjechała do Anglii, aby towarzyszyć córce, 14-letni Franciszek przejął pełnię władzy. Pod wpływem swojego towarzysza – kuzyna Cesare Ignazia d’Este, po powrocie matki wygnał ją z dworu książęcego. Polityka zagraniczna Franciszka podporządkowana była polityce króla Francji – Ludwika XIV Burbona – patrona jego siostry po 1688 roku (po tym jak Jakub II musiał uciekać ze swojej ojczyzny). Franciszek jednak nie pozwolił na wchłonięcie przez Francję swojego księstwa.
Małżeństwo
Około 1692 Franciszek ożenił się z siostrą cioteczną – Małgorzatą Marią Farnese, księżniczką Parmy, córką Ranuccia II Farnese i Izabeli d’Este (ciotki Franciszka). Para nie miała dzieci, a następcą Franciszka został jego wuj (przyrodni brat jego ojca) – kardynał Reginald d’Este.