Seit 1557 war er heimlich mit Welser der Tochter eines Patriziers aus Augsburg vermählt die ihm mehrere Kinder gebar. Ehe wurde von Kaiser Ferdinand I. 1559 unter der Bedingung der Verschwiegenheit genehmigt. Kinder erhielten den Namen "von Österreich" sollten nur für den Fall daß das ganze Haus Habsburg aussterbe successionsfähig sein. (Siehe auch: Morganatische Ehe .)
Nach dem Tod seines Vaters 1567 erhielt Ferdinand die Regierung von Tirol er die katholische Gegenreformation eifrig betrieb und als Kunstfreund den zu der berühmten Ambraser Sammlung legte. Diese bedeutende "Kunst- und Wunderkammer" er schon in seiner Zeit als Statthalter Böhmen zusammen und baute Ambras für sie Vor allem seine Portraitgalerie und seine Harnischsammlung waren von hohem Wert und der verschuldete sich auch dafür. Diese Sammlungen sind Teil des Kunsthistorischen Museums in Wien .
Nach dem Tode der Philippine 1580 heiratete er 1582 zum zweitenmal und zwar Anna Katharina Tochter des Herzogs Wilhelm von Mantua.
Erzherzog Ferdinand starb am 24. Januar Wegen der ausgehandelten Erbfolge waren seine Kinder erbberechtigt und so kam Tirol nach seinem wieder an die beiden anderen habsburgischen Linien.