Vittoria della Rovere s-a născut pe 7 februarie 1622 în Palatul Ducal din Pesaro și a fost singurul copil al lui Federico Ubaldo della Rovere și al Claudiei de’ Medici, sora lui Cosimo al II-lea de Medici, Marele Duce de Toscana. Copila urma să moștenească Ducatul de Urbino de la bunicului ei, dar Papa Urban al VIII-lea l-a convins pe Francesco Maria să-l dăruiască Vaticanului, astfel că teritoriul a fost în cele din urmă anexat statelor papale, iar Vittoria a primit în compensație Ducatele de Rovere și Montefeltro și întreaga colecție de artă a familiei.
La vârsta de un an, copila a fost logodită cu vărul ei primar, Ferdinando al II-lea, Mare Duce de Toscana și, așa cum își Claudia, care aparținea puternicei familii de’ Medici, a fost trimisă la Florența, pentru a fi crescută la curtea toscană.
Pe 2 august 1634, imediat ce a împlinit vârsta de 12 ani, copila s-a căsătorit într-o ceremonie privată cu Ferdinando, dar mariajul oficial a avut loc trei ani mai târziu, pe 6 aprilie 1637. Vittoria a fost încoronată pe 5 iulie, iar zestea ei, compusă din colecțiile de artă ale familiei, a intrat în proprietatea Marelui Ducat al Toscanei (astăzi se află în Galleria Uffizi și Palazzo Pitti,.
Mariajul s-a consumat la șase ani după ceremonie, iar Vittoria a rămas curând însărcinată și a adus pe lume un fiu care a murit după doar două zile. A urmat o nouă naștere în 1640, dar de această dată copilul a murit în câteva minute și, în cele din urmă, în 1642 cuplul a avut un alt fiu botezat Cosimo de Medici, care a devenit Marele Prinț al Toscanei. La scurt timp după nașterea lui, cei doi soți s-au înstrăinat, mai ales după ce sărmana Vittoria și-a prins soțul în pat cu contele Bruto della Molera. Cei doi s-au împăcat pentru scurt timp în 1659, perioadă când a rămas din nou însărcinată, urmând nașterea ultimului lor copil, prințul Francesco Maria, în 1660.
Ferdinando al II-lea a murit în 1670 și a fost succedat de fiul său, care a condus ducatul sub numele Cosimo al III-lea. Tânărul se căsătorise cu Marguerite Louise d’Orléans, verișoară primară a regelui Ludovic al XIV-lea al Franței, dar Vittoria della Rovere și nora ei, care era deosebit de arogantă, se certau frecvent și de fiecare dată învingătoare ieșea ducesa-mamă. Cosimo al III-lea a mers atât de departe încât i-a oferit mamei sale administrarea curentă a Toscanei, a primit-o în mod oficial în Consiliul Ducal și îi lua întotdeauna partea, iar această atitudine nu a făcut decât să alimenteze furia tot mai mare a tinerei soții. La începutul anului 1671, disputele dintre Marguerite Louise și Vittoria au devenit atât de aprinse încât se spunea că “Palatul Pitti a devenit locuința diavolului, de dimineață până la miezul nopții nu se aud decât țipete și certuri”.
În 1674, nora Vittoriei și-ar fi dorit să plece definitiv în Franța, dar în cele din urmă a fost exilată la Vila Medici din Poggio a Caiano, în afara Florenței, unde a trăit într-un fel de închisoare virtuală. În același an cuplul ducal a decis să se despartă cu condiția ca prințesa franceză să se retragă la abația Saint Pierre de Montmartre din Paris. Femeia a părăsit Toscana în 1675 și nu s-a mai întors niciodată, abandonându-și cei trei copii, pe Marele Prinț Ferdinando, Prințesa Anna Maria Luisa și Prințul Gian Gastone, iar Vittoria della Rovere a preluat creșterea și educația nepoților săi.
La bătrânețe, Vittoria della Rovere s-a retras din viața politică, a locuit o vreme la Mănăstirea Montalve și la Villa del Poggio Imperiale, unde a și dus o parte din colecția ei de artă. Marea Ducesă de Toscana a murit la Pisa pe 5 martie 1694, la vârsta de șaptezeci și doi de ani, și a fost înmormântată la Bazilica San Lorenzo din Florența.
După moartea ei, Francesco Maria a moștenit ducatele Rovere și Montefeltro, dar titlurile pe care le deținea au dispărut odată cu moartea nepotului, Gian Gastone de’ Medici, în 1737, ceea ce a dus, de altfel, la stingerea Casei de’ Medici. Singura ei nepoată, Anna Maria Luisa, și-a donat proprietățile statului toscan în 1743, pentru că, în conformitate cu prevederile în vigoare, operele de artă și comorile adunate pe parcursul a aproape trei secole de membrii familiei de’ Medici trebuiau să rămână pentru totdeauna în Florența.
