Era hijo de Girolamo Orsini y Francesca Sforza, y nieto por parte de su padre de Felice della Rovere (la hija ilegítima del papa Julio II) y de Gian Giordano Orsini; por el lado de su madre era nieto del Conde Bosio Sforza y Constanza Farnesio (la hija natural del papa Pablo III).
Isabel sufrió varios abortos y permaneció sin hijos hasta mediada la veintena.
Finalmente Isabel y Paolo tuvieron a su hija Francisca Leonor en 1571 y poco después en septiembre de 1572 a su hijo Virginio Orsini, futuro duque de Bracciano.
Después del asesinato Paolo se fue a Roma donde comenzó una aventura amorosa con Vittoria Accoramboni, la esposa de Francesco Peretti di Montalto (sobrino del futuro papa Sixto V).
Buscado por el crimen tanto por la policía papal como por la florentina, Orsini se refugió en el norte de Italia, primero en Venecia y luego en Abano y Salò junto a su amante Vittoria.