Эпоха славы началась для Фонтенбло с Франциска I (1515-1547). Это была эпоха расцвета, в том числе в строительстве: восстанавливались старые замки, появлялись новые — Амбуаз, Шамбор и Блуа в долине Луары. Это были уже не старые средневековые укрепления, а нарядные дворцы, окруженные парками, созданные для того, чтобы их видели и ими любовались. Франциск выписывает из Италии Леонардо да Винчи, заказывает несколько картин Рафаэлю. Итальянские мастера работают над планировкой дворца, его декорацией, его парками.

