Militar al servei de la corona de Castella. Fill d’Octavi I de Parma i de Margarida d’Àustria, filla natural de Carles V, es casà amb Maria de Portugal (1565), i a les ordres de Joan d’Àustria combaté a la batalla de Lepant (1571). Amb els terços d’Itàlia es traslladà als Països Baixos, on Joan d’Àustria era governador; durant una brillant campanya obtingué la victòria de Gembloux (1578) i recuperà les províncies catòliques del sud.
Joan d’Àustria el nomenà general en cap de l’exèrcit i governador dels Països Baixos, càrrec que li confirmà el rei en morir aquell (1578). Procurà de restablir la disciplina militar de l’exèrcit, i amb la idea de reunir les províncies valones emprengué el setge de Maastricht (1579) i signà amb aquelles el tractat d’Arràs (1579), pel qual hom decidia la sortida de les tropes estrangeres d’aquells territoris i hi mantenia el culte catòlic. Malgrat la formació de la unió d’Utrecht (que agrupava les províncies del nord) pel príncep d’Orange, la província de Frísia es reté a Farnese, el qual, després de superar les rebel·lions del mateix exèrcit per dificultats econòmiques, prengué Kortrijk (1580). Blocà Cambrai, però hagué de retirar-se'n en arribar-hi els francesos del duc d’Alençon; tanmateix, obtingué la capitulació de Tournai (1581). A causa del fracàs dels tractes diplomàtics amb els francesos i els flamencs, avançà amb diversa fortuna, fins que, mort el príncep d’Orange (1584), assetjà Anvers, que capitulà (1585).
Quan Felip II li ordenà la invasió d’Anglaterra, que ell havia desaconsellat, preparà un exèrcit, que no arribà a embarcar, a causa de la desfeta de l’Armada Invencible (1588). Intervingué després a França (1590) per ajudar els catòlics de París, assetjats per Enric de Borbó, el qual hagué d’aixecar el setge i fou derrotat a Ligny. De retorn a Flandes, on els soldats s’havien rebel·lat de nou, assetjà Nimega (1591). En una segona expedició a França alliberà Rouen. Ferit al setge de Caudebec, aconseguí d’entrar novament a París i anà després a Arràs, on morí.