Cosimo nacque nel 1642, primogenito del granduca Ferdinando II e di Vittoria della Rovere. Fin da giovanissimo sviluppò profondi interessi culturali e artistici e arricchì la propria formazione con viaggi di studio verso Roma, il nord Italia e, soprattutto, l’Europa. Per volere del padre Ferdinando II, il 20 giugno 1661 Cosimo sposò Marguerite Louise d’Orléans, nipote di Maria de’ Medici e cugina di Luigi XIV, unione infelice dalla quale nacquero i tre figli,Ferdinando (1663), Anna Maria Luisa (1671) e Gian Gastone (1671), ultimi rappresentanti della dinastia medicea.

Divenuto granduca di Toscana (1670), Cosimo III fu un governante meno capace dei suoi predecessori, ma uomo di cultura e mecenate di altissima levatura.

Nel 1673 Cosimo III istituì l’Accademia Fiorentina a Roma, ottenendo così che gli artisti della corte medicea acquisire un’esperienza formativa importante presso l’istituzione romana, sviluppando un linguaggio artistico che mediasse il barocco romano con l’eleganza dello stile fiorentino. Fra i pittori prediletti da Cosimo III troviamo Bartolomeo Bimbi, specialista nella riproduzione naturalistica e nel genere della natura morta, genere che, proprio grazie a Cosimo III conobbe il massimo sviluppo. Egli commissionò infatti numerose opere destinate alle proprie ville: nella villa dell’Ambrogiana andarono i dipinti raffiguranti animali vivi; in quella di Careggi la collezione “teratologica”, ovvero opere con vegetali e animali eccezionali; a Castello i fiori; al Casino della Topaia le specie di frutti, agrumi, uva e fiori che si coltivavano nel terreno circostante. Cosimo III dette un contributo fondamentale all’ordinamento delle collezioni ancora oggi esposte nei più importanti musei della città, poichè sotto la sua proprietà si riunirono le raccolte ereditate dal padre, dalla madre e dagli zii cardinali, Carlo, Giovan Carlo e Leopoldo, opere per la maggior parte destinate alla Galleria degli Uffizi. Nel 1711 poté acquisire anche la collezione del cardinale Francesco Maria suo fratello, il quale, fra l’altro, aveva ricevuto in fidecommesso i quadri provenienti da Urbino con la dote di Vittoria della Rovere, scomparsa nel 1694 e, infine, ricevette nel 1713 la straordinaria eredità del figlio Ferdinando, morto prematuramente.

Cosimo III morì nel 1723 a ottantuno anni. Il suo fu il regno più lungo della dinastia dei Medici.