Bianca az itáliai Velencében született 1548-ban, Bartolomeo Cappello és Pellegrina Morosini lányaként, mint az egyik leggazdagabb velencei patríciuscsalád sarja.
A lányra feltűnő szépsége miatt sokan felfigyeltek,
aki már egész fiatalon megtanulta kihasználni az ebből fakadó előnyöket.
Tizenöt évesen menthetetlenül beszeretett egy jóképű firenzei tisztviselőbe. Pietro Bonaventuri és Bianca eleinte titokban találkozgattak, mert a szülők nem nézték jó szemmel a románcukat. A fiú ugyanis szegény sorból származott, és a lánynak egészen más jövőt szánt a családja.
A hajthatatlan szerelmesek 1563. november 28-án Firenzébe szöktek, ahol összeházasodtak.
Egy év múlva lányuk született, aki a Virginia vagy más források szerint a Pellegrina nevet kapta. A befolyásos szülők mindent megtettek azért, hogy szeretett lányukat visszakapják:
tervük végrehajtásába bevonták a velencei kormányt is,
hogy tartóztassák le és vigyék vissza Biancát a szülői házba, de kudarcba fulladt minden törekvésük.
A fiatal lány szépségének és intelligenciájának köszönhetően addigra már komoly kapcsolatrendszerre tett szert. Ennek hála, Firenzében maradhatott.
Feltűnő szépségére I. Ferenc toszkán nagyherceg, Francesco de' Medici is felfigyelt A férfi azonban már házasságban élt a német-római császár legifjabb leányával, Habsburg Johanna főhercegnővel, akitől egy sokat betegeskedő fiú (Filippo) és hét leánygyereke született.
Ennek ellenére elcsábította Biancát: csillogó ékszerekkel, pénzzel,és más tetszetős ajándékokkal halmozta el.
A velencei lány hamarosan a toszkán nagyherceg hivatalos szeretője lett, komoly vagyonnal és befolyással. Annak érdekében, hogy Bianca férje is szemet hunyjon a szeretői viszonyuk felett, I. Ferenc hivatalt ajánlott neki az udvarnál és más hölgyek vigaszát is biztosította számára.
A felszarvazott férj személye 1572-re azonban már olyannyira kínossá kezdett válni a szerelmesek számára, hogy végül a nyílt utcán meggyilkolták, amiben néhány történelmi forrás szerint Bianca és Francesco keze is benne lehetett.
Kapcsolatuk a következő hat évben leginkább a zárt ajtók mögött folytatódott
egészen addig, amíg a 31 éves Johanna nagyhercegné 1578 áprilisában életét nem vesztette a szülést követő gyermekágyi lázban.
Bianca ekkor már egy saját palotában, a Palazzo di Bianca Cappello-ban élt Firenzében, a Via Maggio utcában.
Az épületet a nagyherceg ajándékozta neki, ami később Bernardino Pocetti sgraffitóiról és kalappal díszített címeréről vált híressé.
1576-ban közös gyerekük született, Don Antonio de 'Medici, akit az akkor még törvényes házasságban élő I. Ferenc nem ismerte el saját fiaként. Csak 1578-ban változott meg minden, amikor meghalt Johanna. A toszkán nagyherceg néhány hónap múlva, titokban feleségül vette a szeretőjét
1579. június 10-én a házasságukat nyilvánosan is bejelentették, amivel Francesco saját fiaként ismerte el közös gyereküket.
Két nappal később, június 12-én az ambiciózus Biancát Toszkána nagyhercegnéjévé koronázták a firenzei Palazzo Vecchio-ban. A hírre a velencei kormány félretette korábbi neheztelését, és hivatalosan is képviseltette magát a nagyszabású esküvői ünnepségen, mert a házasságban kitűnő eszközt láttak a toszkániai kapcsolatok megerősítéséhez.
A velencei patríciusnő pozíciója azonban továbbra sem volt sziklaszilárd. Bár hivatalosan elismerték a nagyhercegnéi titulusát, a fia az öröklés szempontjából illegitim maradt, aki így nem örökölhette meg a hercegség trónját. Nem született további közös gyerekük sem, és Bianca pontosan tudta, hogy ha a férje meghal, ő mindent elveszít.
Ráadásul a férje családja, különösen testvére, Ferdinánd bíboros (a későbbi I. Ferdinánd toszkán nagyherceg) a végletekig gyűlölte, mert haszonleső kalandornak tartották a velencei patríciuslányt.
1582-ben I. Ferenc törvényes örököse, Filippo herceg meghalt, ezért a nagyherceg azonnal elkezdte megszervezni második fia, Antonio trónutódlását: hivatalosan is elismerte örökösének, amiben a spanyol II. Fülöp is támogatta. Bianca pozíciója végre megerősödött ettől kezdve biztonságban érezte magát, és a férje családja is kezdte nagyobb tiszteletben tartani. Legalábbis látszólag.
A Medici család ugyanis soha nem fogadta be Bianca Cappello-t,
mert úgy gondolták, hogy a szeretői státuszból feleségként felemelkedő nő sehogy sem illik bele a Mediciekről terjeszteni kívánt, erkölcsös és tiszta család képébe.
Ferenc és Bianca 1587 októberében ellátogatott a Firenze környékén található Poggio a Caiano villába. Néhány héttel a megérkezésük után hirtelen mindketten megbetegedtek, majd 11 nappal később, néhány órás különbséggel meghaltak.
Az ügy kivizsgálását maga Ferdinánd bíboros rendelte el, aki elkészíttette az orvosi véleményeket, a Szentszéknek küldött jelentésében pedig megkérdőjelezte testvére halálos betegségét. A jelentésben hangsúlyozta, hogy fivére betegségét kizárólag az óvatlan étkezési szokások okozhatták,
és Bianca halálához valószínűleg a férje elvesztése miatt érzett bánat vezetett.
Azonnali boncolást rendelt el, amivel megtámadhatatlan bizonyítékot próbált szerezni arról, hogy a pár halálát nem az akkor már pletykaként keringő mérgezés okozta. Ferdinánd bíboros így akarta megvédeni magát az esetleges jövőbeli vádaktól.
A nagyhercegi pár halálának okaként hivatalosan a maláriát állapították meg.
Mivel Bianccát soha nem ismerték el a Medici család hivatalos tagjának, Ferdinánd azt sem engedte meg, hogy a Medici családi sírboltába temessék el. A család által kivetett nagyhercegnét néhány forrás szerint egy jelöletlen sírban helyezték örök nyugalomra a Szent Lorenzo-templom alatt.
A Firenzei Egyetem kriminalisztikai és toxikológiai szakértői 2006-ban azonban arzénmérgezést mutattak ki a halál okaként,
bizonyítékaikat a British Medical Journal-ban tették közzé. A tudósok tovább folytatták a kutatást és négy évvel később, 2010-ben már a maláriát okozó Plasmodium falciparum parazita nyomait is kimutatták Francesco maradványaiban.
Noha a hercegi pár halálának pontos oka oka máig nem tisztázott, Bianca és a herceg története a sírig tartó szerelem jelképévé vált.