Uomo d'azione, più che di pensiero, di carattere autoritario, rigidissimo con sé e con gli altri; in politica fu sempre un liberale moderato; sinceramente religioso, ebbe tuttavia qualche tendenza non ben definita verso una «riforma» del cattolicesimo.
Da giovane si dedicò agli studi di scienze naturali, poi, ritirati a Brolio, diede mano a una completa trasformazione dei sistemi di coltura, mirando al tempo stesso alla elevazione delle condizioni morali e sociali dei propri contadini. Nel 1847 era già considerato uno dei capi del gruppo moderato toscano e con il Lambruschini e il Salvagnoli fondò La Patria con programma italiano e senza la consueta avversione al Piemonte. Nello stesso anno si recò in missione presso Carlo Alberto per la mediazione del conflitto diplomatico tra la Toscana e Modena. Gonfaloniere di Firenze nel 1848, lasciò l'ufficio alla fine dell'anno mentre vani erano riusciti i suoi tentativi dell'ag. e dell'ott. per costituire un ministero durante le frequenti crisi di governo. Nell'apr.-maggio 1849 partecipò alla Commissione governativa che aveva assunto i poteri dopo la caduta del Guerrazzi, ma l'occupazione austriaca, l'indirizzo del nuovo governo, l'atteggiamento del Granduca l'allontanarono dal restaurato regime. Recatosi in Svizzera, si consacrò tutto all'educazione della figlia; poi, dopo la morte della moglie Anna Bonaccorsi (1852), ritornò alle imprese agricole-industriali, specie in Malta. È del 1853 un'aperta professione di fede nell'unità d'Italia sotto i Savoia. Con vedute nazionali collaborò al Comitato della Biblioteca civile dell'italiano (1857-59), ma alla vigilia del 27 apr. 1859 per timore di una rivoluzione demagogica partecipò agli estremi tentativi di salvataggio del gruppo moderato in favore della di nata lorense. Caduto il regime, divenne ministro dell'Interno nel maggio, e si diede con imperiosa volontà a vincere le incertezze dei colleghi per l'unione della Toscana al Piemonte. Assunta la direzione del governo dopo Villafranca, non mutò politica e giunse così all'auspicata unione con il plebiscito del marzo 1860.
Dopo la morte di Cavour, fu presidente del Consiglio e oltre ad occuparsi della riforma amministrativa, in senso accentratore, tentò la soluzione del problema romano. L'antipatia del Re per il rigorismo morale del R. e lo spirito anticlericale del tempo contribuirono a creare un'atmosfera di sfiducia intorno a lui. Si dimise nel 1862. Ritornato al potere ancora nel 1866, seguì ansioso la sfortunata campagna bellica, poi riprese le trattative per la Questione Romana, illudendosi di suscitare, con la soluzione del problema, un moto rigeneratore della Chiesa cattolica. Fallito ancora una volta il tentativo, si dimise definitivamente nel 1867.