En 1515, dès son accession au trône, François I^er entreprend le premier chantier de son règne en construisant à Blois un bâtiment qui s'inspire de la Renaissance italienne. Devenu roi de France le 1er janvier 1515, le roi fixe sa principale résidence au château de Blois, comme son beau-père Louis XII
François jusqu'à à son couronnement ne possède que des petites maisons, mais par son épouse Claude fille de Louis XII il va hérier d'un grand château. qui va lui servir de demeure familiale. Toutefois, il n'est pas question pour lui de vivre dans les appartements anciens et démodés de son beau-père ,aussi va-t-il y faire des travaux.
Il procède à des démolitions dès le printemps de 1515, et sur leur emplacement il fait construire un nouvel édifice
Le plan est le suivant .Le rez-de-chaussée sera occupé par les services cuisines, offices et les deux étages seront réservés aux appartements royaux, et sous les toits il y aura des chambres pour les seigneurs de la Cour. Les façades seront en pierres blanches, décorées de salamandres sculptées l'emblème du roi et percées de grandes fenétres encadrées de moulures ornées. Surtout, il y aura un endroit prestigieux un grand escalierCôté cour, la façade majestueuse accueille en son centre l'escalier dit François I^er dont la massivité des contreforts contraste avec la légèreté des baies. La façade extérieure s'inspire de celle des loges édifiées par Bramante au Vatican. Celle-ci est constituée de loges qui permettent à l'époque d'observer les jardins crééess pour Louis XII par Pacello da Mercogliano, ramené de Naples par Charles VIII

L’aile François 1^er est un fleuron de la Renaissance qui porte comme morceau de bravoure un étonnant escalier sur cour.Il fut bâti entre 1515 et 1520,

L’aile par laquelle on accède à la cour du château a été construite par Louis XII, à la fin du XVe siècle, dans le style gothique flamboyant de la première Renaissance. La statue équestre du roi surmonte le porche. La cour est à cette époque-là fermée sur trois côtés par des bâtiments en briques et pierres. Ainsi Quinze ans plus tard, François 1er reconstruit l’aile droite dans le style de la première Renaissance mais avec une influence italienne plus marquée, notamment dans les ornements et les gargouilles de la corniche. On est immédiatement séduit par le magnifique escalier d’apparat. Cet escalier «hors d’œuvre» (en saillie sur la façade) fait la célébrité du château (même s’il n’a qu’une vis, à la différence de l’escalier à double vis de Chambord avec lequel il est parfois confondu).Cette construction de cette aile donnant sur la cour est dominée par le grand escalier qui est à la fois la principale desserte et le point d'equlibre Avec sa richesse ornementale il donne le ton et présage sa fonction d’apparat car grâce aux grandes ouvertures on pouvait admirer le roi et ses courtisans circuler jusqu’aux logis royaux.

Les travaux sont lancés simultanément du côté des jardins et sur la cour d’honneur, en conservant la muraille et les tours du XIIIe siècle ainsi que certains éléments de maçonnerie des logis médiévaux. Cette première réalisation architecturale du nouveau souverain revendique l’usage du décor à l’antique dont les ornements se conjuguent à une conception générale radicalement moderne dans le traitement des façades et de l’escalier. La façade sur les jardins est portée à sept mètres en avant de la courtine médiévale, surmontant les douves du château et intégrant les tours sans les faire disparaître. Commencée par son extrémité occidentale, elle appuie sur un soubassement appareillé deux niveaux de hautes fenêtres à croisées dotées de balcons. Ces balcons sont ouverts sur l’extérieur par un arc en cintre rampant et encadrés de pilastres, isolés ou redoublés. L’architecte, resté anonyme, s’inspire ouvertement, sans doute selon le voeu du roi, de l’aile du palais pontifical au Vatican conçue par Bramante à peine quelques années plus tôt et alors en construction. À l’extrémité, la tour conservée est enveloppée d’une double arcature superposée, celle du premier étage conduisant à une galerie franchissant les douves pour desservir les jardins.Sur la cour, les travaux commencent par l’extrémité orientale : le rez-de-chaussée médiéval est conservé et aménagé en cuisines, supportant deux étages de logis percés de grandes croisées rectangulaires, superposées mais irrégulièrement espacées car, selon l’usage français, elles tiennent compte de la distribution intérieure avec les murs de refend et l’implantation des cheminées. L’imposante toiture percée de lucarnes et de souches de cheminées sculptées est séparée de la façade par une impressionnante corniche, dont les ornements à l’antique font écho au décor sculpté sur les pilastres du côté est de la façade. Cette corniche surmontée d’un garde-corps sculpté aux emblèmes du roi – on retrouve également la salamandre couronnée sur l’ensemble des panneaux pleins de la façade – assure une liaison continue avec l’escalier placé au centre, véritable pivot de l’édifice. Cet escalier en vis monumental est conçu comme une tour hors-oeuvre, dans la grande tradition des résidences royales du Moyen Âge comme le Louvre, tout en multipliant percements et balcons, dont les arcs et les balustrades suggèrent un jeu de deux spirales emboîtées autour de quatre contreforts verticaux ornés de sculptures et couverts d’ornements à l’antique. Lié à la seconde campagne de travaux, vers 1518-1519, cet escalier dessert les logis royaux tout en proposant aux membres de la Cour des emplacements nouveaux pour voir et être vu, notamment lorsque le roi l’utilise pour descendre dans la cour à des occasions quotidiennes ou solennelles.

Le logis royal, terminé en 1519, possède d’importantes cheminées sculptées d’un décor emblématique (deux ont subsisté au moins partiellement) ; salle et chambre (cette dernière disparue lors des travaux de Gaston d’Orléans) donnaient sur la cour, galerie, oratoire et cabinet (ce dernier conservé avec ses lambris) ouvraient côté jardins.

Une dernière campagne de travaux termine la façade des Loges par son extrémité orientale, en la coiffant d’un attique continu et en insérant au culot des échauguettes des reliefs de l’histoire d’Hercule inspirés des plaquettes de Moderno, allégorie des revendications politiques de François Ier face à Charles Quint et manifestation précoce du thème fécond de « l’Hercule français ».