La tela fu dipinta intorno al 1572, dopo il ritorno di Francesco Maria II dall'impresa di Lepanto, e si ispira al famoso ritratto eseguito da Tiziano per Francesco Maria I nel 1536-38. Il giovane duca posa per volontà del padre, facendosi ritrarre dal vivo solo per il volto (lo studio del volto è rintracciabile in un piccolo olio su lavagna custodito agli Uffizi) e per lo scorcio della mano sinistra, mentre l'armatura verrà completata dall'artista nel suo studio. La realizzazione di questo dipinto costituisce il primo di una lunga serie di incontri tra F. M. II e Barocci, alla cui arte il duca ricorrerà fino alla morte del pittore (1612).