a) Cour du Cheval blanc

Son nom lui vient du cheval de plâtre qui l’ornait. L’ensemble, d’une grande diversité architecturale, s’étale sur cinq siècles. L’actuel escalier, dessiné par Jean Androuet du Cerceau pour Louis XIII, remplace le précédent ouvrage « en fer à cheval », édifié sur les plans de Philibert Delorme vers 1558.
Les bâtiments en fond de cour conservent, du règne de François Ier, les constructions en grès et moellons enduits, ornées de pilastres et de lucarnes à fronton triangulaire. De gauche à droite : le pavillon des Armes où l’on trouvait l’armurerie royale, la tour de l’Horloge, le pavillon des Orgues, les trois travées voisines, et le quatrième pavillon. Au niveau du pavillon de l’Horloge, on distingue la chapelle de la Trinité . Construite à l’emplacement du couvent des Trinitaires, elle est commencée à la fin du règne de François Ier et achevée sous Henri II. La décoration intérieure date de Henri IV et Louis XIII.
L’aile Nord édifiée vers 1530, dite aile des Ministres , a été fortement restaurée au XIXe siècle. Le pavillon central est orné d’une salamandre (reconstitution de 1878) et les cheminées portent le chiffre de François Ier. En face, l’aile Louis XV remplace, au XVIIIe siècle, la galerie d’Ulysse au décor somptueux conçu par Primatice dont le rez-de-chaussée abritait des boutiques louées aux marchands privilégiés qui suivaient la Cour.
A l’angle sud de la grille d’entrée (qui a remplacé en 1810 une aile semblable à l’aile des Ministres ) subsiste le pavillon qui abrite, côté jardin, la grotte des Pins . Les piliers sont constitués de quatre atlantes rustiques comme captifs du rocher, mis hors d’état de nuire ; et ses trois arcades esquissent des frontons triangulaires. A l’intérieur, la voûte était cloisonnée de compartiments par des concrétions rocheuses dans lesquels on trouve des mosaïques de petits cailloux et des animaux peints, ainsi que des représentations de Junon et Minerve.

b) Cour de la Fontaine

Elle montre une plus grande unité apparente que la cour précédente grâce aux matériaux (utilisation unique de la pierre de taille) et une parenté des formes architecturales même si les constructions s’étalent sur deux siècles (le « Gros Pavillon » date de Louis XV).

En fond de cour, l’aile de la galerie François Ier contenait à l’origine l’appartement des Bains au rez-de-chaussée, la galerie avec les fresques de Rosso à l’étage et la bibliothèque dans les combles.
A gauche, l’aile des Reines Mères fut construite par Primatice pour Catherine de Médicis vers 1565, d’où son nom.
A droite, l’aile de la Belle Cheminée est représentative de l’aboutissement de la Renaissance française. Conçue vers 1565-1570 toujours par Primatice de manière grandiose, elle a la particularité d’avoir deux escaliers à rampes divergentes qui magnifiaient l’entrée de l’appartement de Charles IX. Primatice a peut-être trouvé l’idée des deux escaliers à rampe droite dans les grandes réalisations de Bramante au Vatican ou de Michel-Ange au Capitole en inversant la direction des rampes.
La façade était ornée de grands bronzes à sujet mythologique, exécutés entre 1541 et 1543. Ces bronzes sont aussi le fait du Primatice qui s’était rendu à Rome à la demande de François Ier, réaliser des copies en plâtre obtenues sur les sculptures en marbre qui y étaient conservées. Un atelier de fonderie installé au château de Fontainebleau, cour du Cheval blanc, permit de mener à bien le travail de fonte, sous la direction de Vignole. Les aléas de l’histoire ont fait qu’un certain nombre de ces bronzes ont changé de lieu d’installation ou même ont été fondus, mais on peut encore voir cinq des « originaux » installés depuis 1967 dans la Galerie des Cerfs : Vénus de Cnide, Apollon du Belvédère, Hercule Commode, Laocoon et ses enfants, Ariane endormie.

c) Côté Grand Parterre

La porte Dorée (1528) sert, à la Renaissance, de porte d’honneur pour accéder à la cour Ovale. Elle se distingue par son haut toit en pavillon, par son ornementation de pilastres et de frontons triangulaires et par ses trois grandes loggias superposées. Celles-ci reprennent les formules de superposition d’arcs monumentaux de la Renaissance italienne comme le Castelnuovo à Naples ou encore la façade du palais ducal d’Urbino.
Donnant sur le Grand Parterre et sur la cour Ovale, la façade de la salle de Bal est percée d’immenses baies qui rappellent le projet primitif de loggia. Cette aile de la salle de Bal « enveloppe » la chapelle Saint-Saturnin construite antérieurement et qui n’est visible extérieurement que par son abside en saillie sur le Grand Parterre et par son lanternon dépassant les bâtiments.

d) Cour Ovale

Les bâtiments, construits sous François Ier, ont été établis sur les vestiges du château médiéval, de part et d’autre de l’ancien donjon du XIIe siècle. La mise en place d’un toit élevé et l’ouverture de larges baies ont eu pour but d’assortir le donjon aux nouvelles constructions. Les appartements royaux donnaient sur cette cour avec la chambre du roi au premier étage du donjon.
Le portique à colonnes, couvert en terrasse, permettait au rez-de-chaussée une circulation abritée et, à l’étage, une circulation horizontale, sans passer par les appartements.
Le portique « dit de Serlio » (faussement attribué à l’architecte) est une sorte d’arc de triomphe à deux étages. Il faisait partie à l’origine (1531) d’un escalier monumental donnant accès à l’appartement du roi. Une fois achevé, François Ier déménagea pour la chambre du donjon et l’escalier disparut en 1541. Seul le portique est resté en place. Il devient un élément décoratif au centre de l’aile Nord de la cour Ovale.
En face on retrouve l’aile de la salle de Bal .