Портрет Леопольдо Медичи кисти Юстуса Сустерманса. С раннего возраста мальчик интересовался наукой. Его учителями были юрист и литератор Якопо Сольдани, художник и архитектор Сиджизмондо Коккапани, математик и астроном Флавиано Микелини, математик и физик Эванджелиста Торричелли. Избегал общества женщин, вместо этого вёл переписку с Христианом Гюйгенсом и Галилео Галилеем. В 1638 году восстановил Платоновскую академию. В 1657 году, вместе с великим герцогом Тосканским, основал Академию дель Чименто, в которой научные исследования основывались на непосредственном наблюдении фактов. Это была первая европейская экспериментальная академия.