Cette cour constitue le cœur historique du château, où se dresse encore la grosse tour carrée du donjon, qui abritait au premier étage la chambre des rois du Moyen-Âge (celle de Saint Louis, par exemple) et de François Ier, jusqu’à Henri IV. La cour ovale correspond approximativement aux limites de la cour médiévale, entourée alors de courtines. En 1528, François Ier décide d’abattre la majeure partie du vieux château, laissant subsister le donjon, et d’élever un nouveau bâtiment sur les anciennes fondations. À gauche, au premier étage,

la salle de bal Renaissance date d’Henri II, remplaçant le projet de loggia ouverte prévu par François Ier. À droite, un portique dit « de Serlio », évoque deux arcs de triomphe superposés, et date aussi de l’époque de François Ier. La cour ovale fut, pendant des siècles, la véritable cour d’honneur du château.