Im Herbst 1610 ernannte er seinen ehemaligen Lehrer Galileo Galilei zum Hofmathematiker und -philosophen und zum Ersten Mathematikprofessor in Pisa – ohne jede Lehrverpflichtung. Er bekam volle Freiheit, sich ganz der Forschung zu widmen. Cosimo wirkte später als Beschützer Galileis gegen die Inquisition.
Maria Cristina (* 24. August 1609; † 9. August 1632)
Ferdinando II. (* 14. Juli 1610; † 23. Mai 1670), Großherzog 1621 ⚭ 1634 Vittoria della Rovere (* 7. Februar 1622; † 5. März 1694), Tochter des Francesco Ubaldo della Rovere, Fürst von Urbino
Giancarlo (* 24. Juli 1611; † 23. Januar 1663), 1644 Kardinal