Здесь много фресок, одна из которых изображает богиню охоты Диану, во славу фаворитке. Её образ можно увидеть повсюду в саду дворца. На отделанных дубом панелях стен многократно повторяются вензеля Генриха и его возлюбленной: букву «Н», нанесенную на цифру «ІІ», пересекают два полумесяца буквы «С». Король объяснял своей жене Екатерине Медичи, что этот символ следует читать, как «Генрих + Екатерина (Caterina de Medici)», однако все знали, кто в его сердце на самом деле. Стены и ниши окон зала также украшены великолепными фресками, большинство из которых изображают во славу фаворитке богиню охоты Диану. За пару лет до гибели Генриха II, в 1557 г., в саду Фонтенбло происходит расправа над маркизом Мональдески, которого зарезали по приказу его же любовницы, шведской принцессы Кристины, заподозрившей маркиза в неверности (маркиз имел неосторожность раскритиковать в письме интимные достоинства своей царственной фаворитки, за что и расстался с жизнью). Здесь 21 августа 1560 г. состоялось собрание нотаблей, созванное Екатериной Медичи для прекращения распри между католиками и гугенотами (адмирал Колиньи требовал для гугенотов свободного исповедания веры). А 31 января 1564 г. здесь состоялось свидание Карла IX Валуа (1560–1574 гг.) и Екатерины Медичи с послами германского императора, папы Римского, испанского и других католических государей, которые желали, чтобы французское правительство возвратилось к Амбуазскому эдикту, дозволявшему протестантам открыто совершать свои богослужения повсюду за исключением Парижа и тех мест, в которых пребывал двор. Но после начала религиозных войн при Екатерине Медичи (1584 г.) и убийства короля Генриха III (1574–1589 гг.), последнего из династии Валуа, дворец почти на 10 лет был оставлен, и только в 1595 г. королевский двор вернулся сюда. Пришедший к власти Генрих IV (1589–1610 гг.), родоначальник новой королевской династии Бурбонов, благоволил к Фонтенбло. Он начал полную реставрацию дворца, значительно расширил замок, возвёл Зал для игры в мяч и большую галерею Дианы, масляная живопись на штукатурке сменила фрески, а на деревянных панелях вместо золотых украшений появилась роспись. Генрих IV также велел прорыть ко дворцу 1200-метровый канал и наполнить его рыбой для ловли. При нём были значительно обновлены некоторые интерьеры дворца, например, салон Франциска I. Самыми интимными апартаментами замка были комнаты отдыха, раздевальни, гардеробные. Ещё со времён Франциска I в таких помещениях было принято хранить художественные сокровища: книги, произведения искусства и всевозможные редкости. Так, например, в Банных апартаментах, которые в середине 1550 гг. были сооружены под Галереей Франциска I, хранились самые ценные картины: «Джоконда», «Мадонна в гроте», «Святая Анна», «Иоанн Креститель» Леонардо да Винчи, полотна нидерландских мастеров, а также портреты, приписываемые кисти Рафаэля, – всё, что было собрано еще при Франциске I. Генрих IV пригласил сюда французских и фламандских мастеров, которые образовали так называемую «вторую школу Фонтенбло». Из её мастерской вышло огромное количество эротических картин, выполненных в переходном (от Ренессанса к барокко) стиле маньеризма. Малоизвестный в то время французский художник Мартен Фремине расписал капеллу Святой Троицы, которая до наших дней сохранилась в том же виде. В Фонтенбло пять лет провёл итальянский скульптор Бенвенуто Челлини (1500–1571 гг.), который создавал здесь произведения из золота и серебра. В салоне Франциска I сохранился алебастровый барельеф, имитирующий античную камею, на котором Бенвенуто Челлини представил богиню Диану с оленем. Многое из того, что было сделано великим итальянцем для Фонтенбло, впоследствии разошлось по разным музеям мира. После смерти Генриха IV Фонтенбло на протяжении многих лет пустовал и постепенно ветшал. Родившийся здесь Людовик XIII Бурбон (1610–1643 гг.) мало занимался украшением дворца и благоустройством парка, хотя и при нём Фонтенбло всё же обновлялся. При Людовике XIV (1643–1715 гг.) на первое место среди загородных резиденций выходит Версаль, который вскоре затмит собой все остальные дворцы. Юный «король-солнце» здесь страстно полюбил Луизу де Лавальер, ставшую его фавориткой. Хотя Луиза не отличалась божественной красотой, тем не менее, она покорила сердце Людовика своим приветливым нравом и острым умом. Министр финансов короля, Николя Фуке, не отказывая себе в использовании средств из государственной казны, построил себе великолепный дворец в своём поместье Во-ле-Виконт. Амбициозный король, увидев в 1661 г. непревзойдённый новый дворец маркиза, решил построить себе резиденцию, ни в чём ему не уступающую (злые языки утверждали, что король был возмущён тем, что новый замок был намного красивее королевской резиденции Фонтенбло). Так началось строительство Версаля.