Si bé Victòria era la legítima hereva del Ducat d'Urbino de mans del seu avi Francesc Maria II (el seu pare morí precipitadament el 1623), no es considerà la possibilitat que el ducat passés a mans d'una dona i d'aquesta a la família Mèdici, motiu pel qual fou annexat als Estats Pontificis per part del papaUrbà VIII. El 1631, adduint els seus drets dinàstics, els Mèdici reberen com a compensació la rica col·lecció d'art de la família della Rovere, que actualment es conserva als Uffizi i al Palau Pitti de Florència.
El matrimoni entre ambdós fou infeliç, i després de descobrir la infidelitat del seu espòs, Victòria della Rovere visqué separada d'ell durant molt de temps. Retirada al convent de Montalve, morí el 6 de març de 1694 a la ciutat de Pisa.