Figlio di Federico II Gonzaga e di Margherita Paleologa, nacque a Mantova il 10 marzo 1533.
Fu il secondo duca di Mantova, titolo che ricevette insieme a quello di marchese del Monferrato alla morte del padre nel 1540 all'età di sette anni.
Nel giugno 1543 ricevette l'investitura ducale dall'imperatore Carlo V che si trovava in quei giorni nel Mantovano e nella stessa occasione fu concluso il fidanzamento di Francesco con Caterina d'Austria figlia di Ferdinando d'Asburgo. Il matrimonio fu celebrato il 22 ottobre 1529 ma Francesco morì a Mantova il 21 febbraio 1550 per la polmonite contratta cadendo in acqua durante la caccia.
Il suo successore fu il fratello Guglielmo mentre Caterina, tornata in Austria, nel 1553 sposò Sigismondo II Augusto re di Polonia.

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Vedi anche:

Ducato di Mantova

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