Francesco I d'Este, abile condottiero e intelligente diplomatico, innalzò Modena a moderna capitale curando il prestigio dei palazzi e delle raccolte d'arte.
Fu però a Sassuolo che il Duca amò soggiornare e invitare gli ospiti.
Potere e splendore culturale dovevano per il nuovo Duca andare di pari passo: incaricò perciò l'architetto romano Bartolomeo Avanzini della costruzione dei palazzi ducali di Modena e Sassuolo, che assunsero connotati grandiosi.
Francesco I realizzò il proprio programma politico, teso all'esaltazione del casato, attraverso un complesso programma iconografico che proprio nel Palazzo Ducale di Sassuolo ha il suo trionfo.
I lavori di trasformazione della rocca in palazzo, iniziati nel 1634, procedettero rapidamente e già a partire dal 1639 il pittore ufficiale della corte Giovanni Boulanger era all'opera presso la reggia estiva di Sassuolo nel realizzare i temi iconografici pensati dagli intellettuali al servizio di Francesco I.
Pur prediligendo la grande decorazione ad affresco, Francesco I commissionò tele ad artisti straordinari quali il Guercino, che dipinse un ciclo di tele per la Camera dei Sogni (di cui rimangono Marte, Venere e Amore e Ammon che scaccia Tamar presso la Galleria Estense di Modena) e Salvator Rosa, che realizzò i paesaggi per la Camera di Fetonte (due di questi sono conservati presso la Galleria Estense).
Per far fronte alle spese necessarie al rifacimento del palazzo e alla costruzione dell'annessa Cappella Ducale, il Duca gravò però i Sassolesi di nuove tasse, riattivando tutti i dazi dei Pio soppressi da Cesare.
In questi anni non furono realizzate importanti opere civili, tuttavia la presenza della fabbrica ducale influenzò la committenza privata, che agli importanti artisti impegnati nel Palazzo Ducale commissionò affreschi, pale sacre e altari per le chiese cittadine (basti ricordare la pala realizzata dal Boulanger per la chiesa di San Giorgio).
Morto Francesco I nel 1658, gli successe Alfonso IV, che governò solo 4 anni, dal 1658 al 1662.
Alla sua morte, divenne reggente la moglie Laura Martinozzi, che amò soggiornare nel Palazzo sassolese e vi riprese i lavori, ma con una rigida gestione delle finanze.
Fu sostituita nel 1674 dal figlio Francesco II, all'epoca quattordicenne.
Prima troppo giovane, poi troppo malato, si appoggiò ai cugini, soprattutto a Cesare Ignazio.
Governò per 20 anni, soggiornando spesso a Sassuolo nella speranza che il clima collinare gli giovasse.
Promosse nuovi interventi urbani, quali la costruzione della Torre dell'Orologio nell'attuale piazza Garibaldi.
Morì a 34 anni, nel 1694, proprio a Sassuolo, nella sua camera.
Gli successe lo zio Rinaldo (1694-1737): il suo governo fu saggio, ma afflitto dai debiti e travagliato dalle invasioni degli eserciti per la successione spagnola e polacca, tanto che egli abbandonò alle armate straniere i suoi stati per ben due volte.
Francesco III (1737-1780)
