Козимо постепенно украшал Флоренцию новыми зданиями и статуями. Он также значительно укрепил часть городской стены и Римские ворота за рекой Арно, расширил улицы города, отстроил заново здания университетов Флоренции и Пизы, добавил новые факультеты. При постройке новой городской стены в городе Ареццо была найдена ценнейшая бронзовая статуя Химеры этрусского происхождения. Она датируется V веком до нашей эры и сохранилась в прекрасном состоянии, заметно только несколько трещин. Химера – мифологическое существо, помесь льва, козы и змеи, порождение чудовища Тифона и женщины-змеи Ехидны. Статуя перешла в коллекцию герцога Козимо I Медичи, ее почистил и отреставрировал Бенвенуто Челлини, и она хранилась в палаццо Веккио. После этой находки у Козимо проснулся интерес к археологии, и вскоре были найдены многие другие этрусские артефакты: статуи Минервы и оратора в городе Ареццо, саркофаги, бронзовая посуда и оружие этрусков, золотые и серебряные украшения, женские и мужские, бронзовые статуэтки, которые жрецы использовали для религиозных ритуалов. Все это и многое другое сейчас находится в Археологическом музее Флоренции вместе с коллекцией египетских мумий, папирусов, саркофагов и статуэток для обрядов.
Козимо положил начало коллекции научных инструментов, которые потом продолжили собирать все его потомки. Он приобретал старинные астролябии, армиллярные сферы, глобусы, солнечные часы, географические карты, лунные календари. Герцога очень интересовало устройство Вселенной, а его имя, Козимо, похоже на слово Cosmo (Космо), с итальянского это переводится космос, вселенная. Козимо отождествлял себя со всей Вселенной, такое у него было самомнение.
В Пизе герцог открыл первый в Италии ботанический сад, а следом за ним основал подобный во Флоренции. 31 января 1563 года Козимо I Медичи по совету Джорджо Вазари основал Академию искусства и рисунка. Зная любовь людей к праздникам, герцог восстановил древнеримскую традицию колесничных бегов, которые устраивали на площади Санта-Мария Новелла 23 июня, перед Днем святого Иоанна Крестителя. Для этого на площади были установлены две гранитные колонны на больших бронзовых черепахах (символ Козимо) с флорентийским ирисом из бронзы на самом верху. Над ними работал Джамболонья, и эти колонны служили метками для забега.
Козимо I много занимался тем, что разыскивал пропавшие во время разграбления палаццо Медичи произведения искусства, античные вазы и драгоценности Лоренцо Великолепного и манускрипты Козимо Старшего Медичи. Он их выкупал и возвращал во Флоренцию, а также приобретал новые произведения искусства. Герцог купил и привез в свою коллекцию статую Вакха работы молодого Микеланджело, а в 1568 году получил в подарок от папы Пия IV древнеримские мраморные статуи дикого кабана и льва. Статую Кабанчика, как его потом ласково назвали флорентийцы, он установил в своем дворце Питти. А льва оставил на вилле Медичи в Риме и в 1600 году заказал симметричного ему второго льва римскому скульптору Фламинио Вакка. В конце XVIII века герцоги Лотарингские продали виллу Медичи в Риме и все, что там находилось, перевезли во Флоренцию. Львов они установили на входе в лоджию Ланци, заменив старых львов из камня «пьетра серена», которые сейчас находятся в музее Барджелло.
Смерть Микеланджело Буонарроти
18 февраля 1564 года умер в Риме Микеланджело Буонарроти. Когда Козимо I узнал об этом, он поручил его племяннику Леонардо отправиться в Рим и доставить тело мастера во Флоренцию. Леонардо пришлось украсть останки своего дяди, так как Микеланджело уже похоронили в римской церкви Святых Апостолов. По распоряжению папы Пия IV из миланской ветви Медичи, его должны были перезахоронить в соборе Святого Петра, но Леонардо успел вовремя. Он пробрался в церковь ночью, тайком эксгумировал тело скульптора и вывез его из Рима с торговым обозом, прикрыв тканями. Герцог организовал торжественную церемонию похорон Микеланджело в церкви Санта-Кроче, его надгробие спроектировал сам Джорджо Вазари. На саркофаге из порфира расположен бюст Микеланджело, и три печальные аллегорические фигуры: живопись, скульптура и архитектура. За три дня до смерти Микеланджело в Пизе родился Галилео Галилей.
Виллы Петрайя и Кастелло