В октябре 1587 года Бьянка и Франческо решили провести несколько дней вдвоем на вилле в Поджо-а-Кайано. Вскоре они получили весточку о том, что к ним в гости хочет приехать из Рима кардинал Фердинанд Медичи, младший брат Франческо. Несмотря на то что отношения у братьев были натянутые, а Бьянку кардинал просто ненавидел, Франческо решил принять Фердинанда. Возможно, такой дружеский визит удивил герцога, но не насторожил.

В честь приезда брата Франческо заказал повару приготовить роскошный ужин, главным блюдом которого были свежие белые грибы, приготовленные под особым соусом. Говорят даже, что Бьянка собственноручно приготовила сладкий пирог, который так нравился кардиналу. Ужин прошел хорошо, в теплой дружеской атмосфере. Казалось, братья помирились, и Бьянка вела себя очень любезно. На следующий день Франческо почувствовал себя настолько плохо, что пришлось вызывать врача. Доктор поставил диагноз: малярия, по другой версии – пищевое отравление. Возможно, грибы подвели. Вскоре так же плохо почувствовала себя и его супруга, и, несмотря на присутствие и заботу врачей, их состояние стремительно ухудшалось. Через 11 дней после злосчастного ужина умирает Франческо, а через несколько часов вслед за мужем скончалась «колдунья». Они умерли в один и тот же день, 17 октября 1587 года, герцогу было 46 лет, герцогине – 40. После смерти брата Фердинанд сразу же отправился во Флоренцию улаживать дела усопшего, бросив на вилле умирающую невестку.

Несмотря на официальный диагноз врачей, по городу сразу же поползли слухи о намеренном отравлении. Такая внезапная смерть супругов при таинственных обстоятельствах вызвала подозрения, что тут что-то неладно. Главным подозреваемым стал его брат Фердинанд – единственный, который присутствовал вместе с ними на вилле за ужином, не считая слуг и поваров. Но в открытую никто не смел сказать об этом, потому что Фердинанд был потенциальным наследником престола Тосканы. Для этого ему пришлось отказаться от кардинальского сана, но это была не такая уж большая жертва по сравнению с тем, что сулило ему будущее. Слухи все росли, теперь уже говорили о том, что «ведьма» пригласила ненавистного Фердинанда на ужин специально, чтобы его отравить. Для этого она и приготовила его любимый сладкий пирог, сама разрезала его на порции и в одну из них добавила яд. Но по ошибке подала отравленный кусок не кардиналу, а своему собственному мужу. А когда осознала ошибку, то от ужаса и горя отравилась сама.

Организацией похорон занимался Фердинанд Медичи, и завещанием брата – тоже. Франческо I был с почестями похоронен в усыпальнице Медичи рядом с первой женой Иоанной Австрийской, дочерью Анной и сыном Филиппо. А его внутренности забальзамировали и похоронили отдельно в церкви города Бонисталло, неподалеку от виллы, где наступила смерть. Где похоронена Бьянка – неизвестно, может быть, просто кинули тело в общую могилу. Говорят, когда Фердинанда спросили, где ее хоронить, он ответил: «Хороните где угодно, среди нас она лежать не будет». Для приличия ее останки были выставлены на некоторое время в церкви Сан-Лоренцо для прощания, но короны на ней не было, Фердинанд велел ее убрать, так как «корону она носила достаточно».