Fernando era o filho mais velho de Cosme II de Médici, Grão-Duque da Toscana e de Maria Madalena de Áustria. Cosme II morreu quando ele tinha 10 anos de idade e, dado que ainda não atingira a maioridade legal, a sua mãe e a avó paterna, Cristina de Lorena, foram nomeadas para a regência que exerceram conjuntamente.[2] A Grã-Duquesa viúva Cristina colocou a Toscana na esfera de influência Papal. Quando atingiu os dezassete anos, Fernando embarcou numa viagem pela Europa. Um ano depois, a regência terminou dando-se início ao seu governo pessoal.[3] A Grã-Duquesa viúva Cristina actuava como o poder por detrás do trono até ao seu afastamento em 1636.
A primeira calamidade do reinado de Fernando II ocorreu em 1630, quando a peste varreu Florence eliminando 10% da população.[4] Ao contrário da nobreza toscana, Fernando e os seus irmãos permaneceram na cidade tentando aliviar o sofrimento geral.[5] Em 1634, a sua mãe e a sua avó negociaram o seu casamento com Vitória Della Rovere, neta do então Duque de Urbino. Juntos, tiveram dois filhos: Cosme, em 1642, e Francisco Maria, em 1660. Este último foi o fruto de uma breve reconciliação uma vez que, após o nascimento de Cosme, o casal afastara-se; Vitória surpreendeu Fernando na cama com um pagem, o Conde Bruto della Molera.[6] Era conhecido o fato de Fernando tomar homens como amantes, entre eles o seu médico pessoal, Francesco Redi.[7]
O Grão-Duque Fernando era obcecado pelas novas tecnologias, e tinha diversos higrómetros, barómetros, termómetros e telescópios instalados no Palácio Pitti.[8] Em 1657, Leopoldo de Médici, o irmão mais novo do Grão-Duque, fundou a Accademia del Cimento, criada para atrair cientistas de toda a Toscana para Florença, no sentido de beneficiarem dos estudos de cada um.[9]
A Toscana participou nas Guerras de Castro (foi a última vez que a Toscana dos Médici esteve envolvida num conflito bélico) infligindo uma derrota nas forças do Papa Urbano VIII em 1643.[10] O tesouro ficou de tal forma esgotado que quando os mercenários da Guerra de Castro foram pagos o estado nunca mais conseguiu pagar os juros das obrigações estatais. A taxa de juro foi diminuída em 0,75%.[11] A economia encontrava-se de tal forma decrépita que a troca directa impôs-se como forma de pagamento nas zonas rurais.[10]