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Il est resté dans l'histoire de Mantoue comme un homme de justice (et particulièrement très attentif aux droits des juifs de sa cité). Pour faire face aux nombreuses dettes accumulées par son père prodigue, il se vit contraint de se séparer de Claudio Monteverdi bien qu'il soit un grand amateur de musique et de théâtre.
François est décédé, après 10 mois de règne, en décembre 1612, âgé de 26 ans, victime de la petite vérole (variole).
Une controverse survint avec la Maison de Savoie au sujet de la succession du Montferrat. Charles-Emmanuel envoya son fils Victor-Amédée chercher leur petite-fille et nièce, Marie, qu'ils considéraient comme l'héritière du duché de Montferrat. La famille Gonzague leur opposa une fin de non-recevoir.
Faute de descendant masculin, le frère puîné de François, Ferdinand, lui succéda, déclenchant la guerre de succession du Montferrat.