Еще через год, в 1611 году, у герцогов родился второй сын: Джанкарло Медичи. Он получил хорошее научное образование, как и все остальные сыновья Козимо II и Марии Магдалины. Это немудрено, ведь их домашним учителем был Галилео Галилей, который привил своим ученикам любовь к науке и экспериментам. Кроме того, Джанкарло владел французским и немецким языками, хорошо разбирался в музыке и очень любил искусство. Сначала принц хотел посвятить себя военной карьере и был принят в рыцари Мальтийского ордена. Но после нескольких неудачных переговоров о женитьбе, которые закончились ничем, папа Иннокентий X возвел его в кардиналы в 1644 году. Это было сделано в знак добрых отношений с семьей Медичи, и лично с его братом Фердинандом II. Таким образом, Джанкарло был вынужден отказаться от военной карьеры и в возрасте 33 лет посвятить себя духовной.

Кардинал жил во Флоренции, но иногда уезжал в Рим на конклавы. Однажды папа Александр VII назначил его ответственным за прием королевы Кристины Шведской, новообращенной из протестантизма в католицизм. Но когда обнаружилась близость между Джанкарло и Кристиной – понтифик отправил кардинала обратно во Флоренцию. Папа заявил, что Джанкарло слишком красив и молод для того, чтобы быть духовным наставником королевы. В Рим Джанкарло больше не вернулся, поселился окончательно в столице Тосканы в особняке, который подарил ему брат, великий герцог Фердинанд II.

Джанкарло был активным меценатом, он собрал большую коллекцию картин. В основном это были пейзажи, натюрморты и портреты членов семьи Медичи. Свой дом он заказал расписать фресками выдающимся художникам стиля барокко и виртуозным мастерам фресок-обманок XVII века, которые работали тогда во Флоренции и украшали также дворец Питти. Это были: Пьетро да Кортона, настоящая фамилия которого Берреттини, он был родом из Кортоны, Анджело Микеле Колонна и Агостино Мителли, оба родом из Болоньи.

В коллекции кардинала Джанкарло Медичи находились работы Рафаэля Санти, Антонио Аллегри, по прозвищу Корреджо, Франческо Маццолы по прозвищу Пармиджанино, Питера Пауля Рубенса, Пьеро ди Козимо, Паоло Кальяри по прозвищу Веронезе, Николя Пуссена, Гвидо Рени и других знаменитых художников. Всего коллекция включала более 560 полотен, часть из которых находится в Палатинской галерее и королевских апартаментах дворца Питти, вместе с его собственным портретом.

Джанкарло Медичи умер от инсульта 22 января 1663 года в возрасте 51 года на вилле Медичи в Кастелло и был похоронен в капелле герцогов Медичи в церкви Сан-Лоренцо. Кардинал оставил долги в размере 135 000 крон, так что после его смерти Фердинанд II распродал на аукционе все имущество брата, чтобы погасить кредиты усопшего. Но при этом оставил большую часть картин для коллекции Медичи.