Fratello minore di Guidobaldo del Monte (1545-1607), Francesco Maria nacque a Venezia nel 1549. Intrapresa la carriera ecclesiastica, fu creato cardinale nel 1588, a seguito della rinuncia alla porpora da parte del Granduca Ferdinando I (1549-1609).

Amante delle arti e delle scienze il cardinal del Monte fu protettore di Caravaggio (1571-1610) negli anni del suo soggiorno romano e, assieme al fratello, aiutò Galileo a ottenere la lettura di matematica a Pisa nel 1589 e a Padova nel 1592. Sulla scia dei successi seguiti alla scoperta dei Pianeti Medicei, Galileo fece dono al cardinale di una copia del Sidereus nuncius e di un cannocchiale. Quando lo scienziato nel 1611 si recò a Roma, il Granduca Cosimo II (1590-1621) lo affidò, tramite una lettera commendatizia, al consiglio del cardinale, perché lo aiutasse durante il soggiorno nella capitale pontificia.

Francesco Maria del Monte si spostò nel 1623 nella diocesi di Ostia. Morì il 17 agosto del 1626.