Francisco María fue destinado en un primer momento para el gobierno de Siena (1683), cargo que ostentó hasta la muerte, y en 1686 además fue nombrado cardenal,con el permiso del Papa Inocencio XI,[4]​ ejerciendo una gran influencia en los cónclaves de 1689 y 1700.

No obstante, su tentativas para obtener nuevas prebendas y honores (fue abad comendatario de Abadía de San Galgano-además de príncipe protector de la antiquísima cofradía dedicada al santo caballero-eremita-de San Esteban en Carrara, Marchiennes y de Saint Amand), Francisco no vivió en Roma sino en la Villa di Lappeggi,en las afueras de Florencia, que hizo reestructurar y que se convirtió en la sede de su personalísima corte, conocida más que nada por los festines que en ella se desarrollaban.

Cuando se hizo evidente que el gran príncipe y su esposa Violante Beatriz de Baviera no iban a producir un heredero, Cosme III miró hacia su hermano para resolver el problema que enfrentaba la sucesión de la Toscana.

La tentativa fue fallida tanto por la inicial resistencia de la princesa a consumar el matrimonio con un hombre veintiséis años mayor que ella, y temiendo contraer enfermedades venéreas, solo vencida con lisonjas y amenazas, como por las pésimas condiciones de salud de su esposo, que ponían en duda su capacidad de procrear.

[6]​ Su esposa le sobrevivió hasta 1742 después de haberse vuelto loca.