Francesca, más que su hermana, pasó a la posteridad. Cantante, compositora, poetisa, virtuosa de la guitarra, el arpa y el clave (complementos indispensables de su canto declamado), Francesca fue también la primera mujer en la historia de la música que compuso una ópera. Cuando llegó a la corte francesa con su familia tenía 17 años. El único retrato suyo que se conserva, en un camafeo, apenas permite describir cómo era. Es cierto que su voz, que se escuchó públicamente por primera vez en las bodas reales de 1600, sedujo tanto a la pareja que le hicieron una oferta de mil escudos para que permaneciera a su servicio. Pero el florentino Fernando I no quiso separarse tan pronto de un miembro del clan Caccini. Los Caccini volvieron a Florencia durante el verano de 1605. En ese momento comenzó para Francesca un ballet extraño y obligado, consistente en buscar un empleo fijo, en el cual el marido era ofrecido por el soberano patrón como sobresueldo: esa era la costumbre. Francesca, o su padre, o ambos dos, tenían carácter y sabían lo que querían y lo que no. En primer lugar realizó una corta estancia en la corte de Este, en Módena. Más tarde fracasaron las negociaciones con la princesa Margherita della Somaglia Peretti. Al fin, en 1607, Francesca fue oficialmente contratada por la corte florentina y prometida en matrimonio a uno de los cantantes de la corte: Giovanni Battista Signorini. Esta hija, hermana y esposa de cantantes pronto fue madre de otra cantante, pues tras las bodas celebradas el 15 de noviembre de 1607 en Santa María la Mayor de Florencia, en 1622 dio a luz a Margherita, futura religiosa y cantante.

El año del comienzo de sus obligaciones en la corte, 1607, marcó también (y, desde luego, va ligado a lo anterior) el comienzo de su carrera como compositora. Colaboró en diversas obras colectivas, sobre todo para los carnavales y las fiestas de la corte florentina, en general escribiendo su propia parte vocal, como era costumbre. Improvisaba cantos con sus alumnos. Su empleo le obligaba también a participar en la Semana Santa y en las grandes fiestas religiosas. Dio también con su marido abundantes conciertos, muchos de ellos fuera de Florencia. Para el carnaval de 1607 escribió para voces de castrati una composición dramática ahora perdida, el torneo La Stavia, según el poema Il Giovane, de Michelangelo Buonarroti, poeta de la corte y amigo íntimo de los Caccini. Para el carnaval de 1611 compuso un recitativo y un trío femenino para la música de La Mascherata delle ninfe di Senna (en colaboración con su hermana Settimia, Peri y Da Gagliano) y la de La Tancia. Es conocida también la música que compuso en 1614 para acompañar el balletto Il passatempo, y en 1615 para el Ballo delle Zingare.