Francesca passa plus que sa sœur à la postérité. Chanteuse, compositrice, poètesse, virtuose de la harpe, de la guitare et du clavecin (complément indispensable de son chant déclamé), elle fut aussi la première femme de l’histoire de la musique à composer un opéra. A son arrivée à la cour de France avec sa famille, elle n’a que 17 ans. Le seul portrait que l’on connaisse d’elle, un camée, ne permet pas de la décrire physiquement. Ce qui est certain, c’est que sa voix révelée pour la première fois en public pour le mariage royal de 1600, séduit tant le couple des commanditaires, qu’une offre de mille écus lui est faite afin qu’elle demeurer à leur service. Mais Ferdinand Ier à Florence refuse de se séparer si vite d’un membre du clan Caccini.

Les Caccini sont de retour à Florence l’été 1605. Commence alors pour Francesca, un étrange et nécessaire ballet consistant dans la recherche d’un emploi fixe, du mari généralement offert en prime par le souverain employeur, tel est l’usage. Francesca et son père ont du caractère et savent ce qu’ils veulent.

Francesca fait tout d’abord un court séjour à Modène à la Cour des Este. Mais les négociations de la princesse Margherita della Somaglia Peretti échouent. Enfin en 1607, Francesca est officiellement salariée à la cour de Florence, et promise en mariage à un des chanteurs de la cour : Giovanni Battista Signorini. La voici fille, sœur, et femme de chanteurs. Et bientôt mère d’une autre chanteuse car après les noces, célébrées le 15 novembre 1607 à Sainte-Marie Majeure de Florence, elle donnera naissance à Margherita, future religieuse et chanteuse. 1607, année de son engagement à la cour, marque aussi le début de sa carrière de compositrice. Elle collabore à de nombreuses œuvres collectives notamment pour les Carnavals et lors des fêtes de la cour florentine, écrivant en général sa propre partie vocale. Elle improvise des chants avec ses élèves. Son emploi l’amène aussi à se produire lors de la Semaine Sainte et aux grandes fêtes religieuses, enfin elle donne avec son mari de nombreux concerts dont certains hors de Florence. Pour le Carnaval de 1607, elle produit pour voix de castrats, une composition hélas perdue, le torneo La Stavia, d’après le poème Il Giovane de Michel Angelo Buonarroti, poète de la cour et ami des Caccini. Pour le Carnaval de l’année suivante, elle compose un récitatif et un trio pour femmes pour la musique de scène de La Mascherata delle Ninfe di Senna en collaboration avec sa sœur Settimia, Peri, et Da Gagliano, et celle de La Tancia. On connaît encore d’elle la musique accompagnant en 1614, le balletto Il Passatempo et en 1615, celle du ballo delle Zingane.