Во внешней политике Фердинанд I скрепил союз с Францией, выдав замуж свою племянницу Марию за короля Генриха IV. А затем с Испанией и Габсбургами путем брака своего старшего сына Козимо с Марией Магдалиной Австрийской, которая была дочерью императора и сестрой королевы Испании. В военном отношении герцог Тосканский поддерживал Филиппа III Испанского в алжирской кампании против мусульманских пиратов на Средиземноморье и Священную Римскую империю в войне против турок. Он был магистром ордена Святого Стефана Мученика, как и все герцоги Медичи, и сформировал новый боеспособный военный флот. Военные корабли герцога Фердинанда I неоднократно наносили поражение пиратскому флоту на побережье Коста-Бербера около города Бона, сейчас он называется Аннаба, в 1607 году, и турецкому флоту при Фамагусте в 1608 году. За победу в этих военных кампаниях Фердинанду I Медичи установили памятник в Ливорно. На пьедестале монумента изображен сам великий герцог в доспехах ордена Святого Стефана Мученика, а по бокам находятся статуи, которые изображают четырех алжирских пленников, пристегнутых цепями к пьедесталу. Этот памятник называют «Четыре мавра». Во дворце Питти есть зал Бона, украшенный фресками XVII века на тему морских сражений Фердинанда I Медичи против алжирских пиратов.

Фердинанд I продвигал экспедицию Роберта Торнтона – английского военного и исследователя, морского офицера на службе флота Великого герцогства Тосканского. Эта кампания была единственной попыткой Италии создать колонию в Южной Америке. Герцог организовал экспедицию в северную Бразилию и Гвиану, которую возглавлял Роберт Торнтон. Он попросил перед отправлением Роберта Дадли, графа Уорика, нарисовать ему карту Амазонки. Роберт – английский мореплаватель и картограф, работавший в Великом герцогстве Тосканском. Он был автором первого печатного морского атласа, опубликованного во Флоренции, и исследовал ту территорию Южной Америки еще в 1595 году. Дадли посоветовал Торнтону также заняться добычей золота на берегах Амазонки и Ориноко, где его залежей оказалось достаточно много. Однако главной целью экспедиции было создание коммерческой базы для развития торговли драгоценной амазонской древесиной в Италии. Корабли отплыли из порта Ливорно 8 сентября 1608 года. Роберт Торнтон командовал галеоном «Санта-Лючия Бонавентура», а его брат Джайлс – «Тартаной». В какой-то момент путешествия два корабля разошлись и поплыли в Южную Америку разными путями.

Экспедиция Роберта Торнтона длилась почти год: он высадился в Гайане, а затем в Бразилии, исследуя Ориноко и побережье между этой рекой и дельтой Амазонки. Территория, которую английский капитан хотел предложить великому герцогу Тосканы для колонизации, – это современная Французская Гвиана вокруг Кайенны, которую французы колонизировали в 1630 году. Но экспедиция не принесла нужного результата: по возвращении в Ливорно в 1609 году из своего исследовательского путешествия по Амазонке Торнтон узнал, что Фердинанд I умер несколько месяцев назад, а его колониальный проект был отменен его преемником Козимо II.

Галеон Роберта «Санта-Лючия» вернулся в Ливорно с большим количеством информации и учебных материалов, они также привезли аборигенов и тропических попугаев. Большинство из приплывших в Тоскану туземцев умерло от оспы, только один выжил, прожив несколько лет при дворе Медичи, где научился говорить по-итальянски. Он рассказывал о богатстве и плодородии родной земли, богатой золотом и серебром. Сам Торнтон подтверждал эти рассказы и утверждал, что страна богата розовым деревом, диким сахарным тростником, белым перцем, бальзамом, хлопком и многими другими товарами, которые могли бы стать отличной торговой возможностью для тосканцев.

Помимо туземцев и доставленного в Италию научного материала экспедиция Роберта не имела большого успеха с коммерческой точки зрения. Ему не удалось продать или обменять итальянские товары, и он вернулся в Ливорно почти с пустыми руками, но хотя бы вернулся живым. Дело в том, что он обнаружил и предотвратил попытку мятежа, организованную двумя артиллеристами. Они хотели убить Роберта, украсть корабль и перепродать товар. Двух предателей бросили в дельте реки Амазонки, а остальных заговорщиков заточили в трюме корабля. Его брат Джайлс Торнтон, вернувшийся в Ливорно в октябре 1609 года, добился большего успеха, чем его брат: ему удалось продать все итальянские товары в Бразилии, но он решил не делать покупки из-за коммерческих ограничений, наложенных Испанией. Они были готовы принять поселенцев из Ливорно и Лукки, чтобы отвезти их в Южную Америку, в район, где сегодня существует Французская Гвиана. Но этот план не был осуществлен из-за смерти герцога Фердинанда.

Фердинанд продолжал традиции своих предков способствовать развитию искусства и науки. Он заказал архитектору Буонталенти построить форт Бельведер для безопасности своей семьи. Эта небольшая крепость находится в самой верхней части сада Боболи и примыкает к стене, окружающей парк. В самих садах герцогиня Кристина заказала новые клумбы с цветами и небольшие искусственные пруды с лилиями. Герцог Фердинанд продолжил систематизацию части коллекции Медичи в галерее Уффици, при нем, кроме Трибуны, начали строить новые залы, переместили офисы в другие здания. Таким образом Уффици начала превращаться в настоящий музей.

Фердинанд испытывал большой интерес к наукам: ботанике, математике, физике и астрономии, он продолжил собирать коллекцию научных инструментов. Однажды один из его подданных маркиз Гвидобальдо дель Монте познакомил герцога с молодым, подающим большие надежды изобретателем, его имя было Галилео Галилей. Этот 25-летний мужчина привлек внимание Гвидобальдо несколькими хитроумными изобретениями, например гидростатическими весами. Галилео произвел большое впечатление на Фердинанда своими обширными знаниями и нестандартным подходом к науке: он считал, что все должно проверяться путем эксперимента. Таким образом Галилей стал основоположником экспериментальной физики.

Герцог помог ему устроиться в Пизанский университет на должность профессора математики, правда, за небольшую зарплату. Но у Галилея было незаконченное высшее образование, поэтому на хорошее жалованье он рассчитывать не мог. В 1605 году Фердинанд пригласил уже 40-летнего ученого на лето на виллу Медичи в Пратолино обучать своего пятнадцатилетнего сына Козимо. Принц был в таком восторге от интересных экспериментов и необычных идей профессора, что впоследствии пригласил его быть домашним учителем собственных сыновей. Так состоялось знакомство и постепенное сближение Галилея с великими герцогами Тосканы, которые будут его покровителями до конца жизни.

При Фердинанде была закончена постройка нового дворца Медичи в Пизе, начатая еще при его брате Франческо по проекту Бернардо Буонталенти. В постройку здания была включена средневековая башня, с которой Галилео Галилей показывал герцогу Козимо II Медичи звездное небо через телескоп, сконструированный собственными руками. В Пизу герцоги Медичи приезжали часто зимой на рождественские праздники или весной на Пасху. По их заказу была отремонтирована набережная реки Арно, где находится их новый дворец и другие палаццо пизанской знати, а также некоторые корпуса университета.

Во Флоренции по заказу и на деньги Фердинанда Медичи был полностью перестроен средневековый мост Святой Троицы. Проект нового моста с тремя арками принадлежит Бартоломео Амманати, в начале и в конце были установлены статуи четырех сезонов его же работы. Этот мост был взорван немцами вместе с остальными, кроме понте Веккио, во время Второй мировой войны. Его перестроили заново в том же виде уже в послевоенное время. Кроме того Фердинанд заказал отремонтировать некоторые улицы города и проложить новые, которые ведут к реке Арно.

Из скульпторов на Фердинанда работали Джамболонья, Бернардо Буонталенти и некоторые другие. Джамболонья по заказу великого герцога отливал бронзовую конную статую его отца Козимо I. Она была закончена в 1595 году и до сих пор украшает площадь Синьории слева от фонтана «Нептун». Джамболонья также изваял мраморную скульптуру «Геракл убивает кентавра Несса», которая находится на лоджии Ланци, позади статуи «Похищение сабинянок» его же работы. Вынужденная, перекрученная поза кентавра, который борется с мифологическим героем Гераклом, – еще один пример стиля маньеризма во Флоренции.