Известно, что союз Франческо и Бьянки не был одобрен кланом Медичи, что послужило поводом для возникновения конфликта. Дело в том, что Франческо и Бьянка вступали в повторный брак. Свадьбе предшествовала загадочная смерть первых супругов новобрачных, что позволило предположить, что несчастные были отравлены по приказу самого герцога. Одновременная смерть супругов Медичи на вилле близ города Бонисталло вызвала весомые подозрения, связанные с их возможным отравлением. Теперь в роли отравителя выступал наследник престола, кардинал Фердинандо.
Чтобы остановить распространение слухов по Флоренции, Фердинандо приказал провести вскрытие умерших и указать публично точную причину смерти. Придворные медики, выполнив приказание кардинала, в качестве причины смерти, постигшей герцога и герцогиню, указали малярию. Спустя столетия ученым представилась уникальная возможность опровергнуть или подтвердить версию медиков или слухи, распространявшиеся по Флоренции после смерти четы Медичи. Останки Франческо Медичи были захоронены в семейной базилике Сан-Лоренцо. Супруга герцога была захоронена отдельно от него, и место ее захоронения неизвестно. Считается, что ее похоронили в общей могиле, хотя проведенные исследования дают надежду на обнаружение захоронения Бьянки, которое может находиться в семейном склепе, но под вымышленным именем.
Хроники тех лет лишь сообщали, что внутренности усопших были извлечены и подвергнуты процессу бальзамирования. После проведения процедуры бальзамирования внутренности были погребены отдельно. Забальзамированные останки были найдены учеными в церкви Бонисталло спустя два года после вскрытия гробницы Медичи. В подземельях церкви были найдены два глиняных кувшина, в которых находились в почти истлевшем состоянии останки печени, принадлежавшие мужчине и женщине. Размер органов не превышал лесного ореха.
К радости ученых, найденные останки мужчины на основании генетического исследования принадлежали семейству Медичи, что дало основание предположить, что это останки герцога Франческо и его жены Бьянки. Результаты второго исследования оказались не менее впечатляющими. Исследование показало, что найденные останки содержали недопустимо высокое для человеческого организма содержание мышьяка. К сожалению, в руках ученых оказалось всего несколько волос из бороды Франческо. В 1947 г. его захоронение было вскрыто неким ученым-антропологом, который по нелепому стечению обстоятельств уничтожил скальп с головы герцога. Тем не менее версию об отравлении подтверждают результаты анализа волос бороды Франческо Медичи, взятые при вскрытии захоронения в соборе Сан-Лоренцо, также содержащие мышьяк. Остается лишь догадываться, кто подмешал смертельную дозу яда чете Медичи.
Перед смертью своим преемником Франческо назначил младшего брата — кардинала Фердинандо (Фердинанд) I (1587–1609), заслужившего звание лучшего герцога из рода Медичи. За годы своего правления он успел уменьшить налоги, устроить гавань в Ливорно, осушить Мареммы, сблизиться во внешней политике с Францией. Оказывая покровительство науке и искусству, он основал музей Уффици. Наставником Фердинанда был великий ученый эпохи Возрождения Галилео Галилей. Оказавшись перед сложным выбором между духовным послушанием и светской жизнью государя и политика, Фердинандо решается снять с себя сан кардинала, что позволило ему в конце жизни назначить своим преемником сына — Козимо II (1590–1621).
К сожалению, с правления Козимо II, мечтавшего о славе великого полководца и активно занимавшегося для этого внешней политикой, начинается окончательный упадок Флоренции. Несмотря на неосуществимые планы на завоевание Испании, Козимо II продолжал покровительствовать науке, искусству и просвещению, лично поощряя научные труды Галилея.
При его сыне Фердинандо II (1610–1670) экономическое положение страны становилось с каждым годом все более удручающим. Продолжая оказывать покровительство Галилео, Фердинандо II и кардинал Леопольдо, также относящийся к семейству Медичи, защищали ученого во время суда инквизиции над ним.
При сыне Фердинандо II Козимо III (1642–1723) упадок Флоренции был неизбежен. Сын Козимо — Джиованни-Гастоне (1671–1737) оказался не только физически слабым и болезненным, но также совершенно не способным к управлению государством. Смерть его сестры Анны-Марии, произошедшая в 1743 г., окончательно оборвала славную линию рода Медичи. После смерти Анны-Марии во Флоренции продолжали жить второстепенные потомки рода Медичи.
Столетия спустя после появления во Флоренции первых из рода Медичи, со временем образовавших несколько династических ветвей, вполне резонно предположить, что и во Флоренции XXI в. должны жить далекие отпрыски знаменитого семейства. В 2004 г. американские и итальянские ученые, проверяя информацию архивных документов середины XIX в., обнаружили склеп с неизвестным захоронением семейства Медичи. Гробница с захоронениями была закрыта от глаз посторонних люкообразной панелью в часовне Медичи церкви Микеланджело в Сан-Лоренцо.