En 1516, François Ier, roi de France depuis 1515, auréolé de sa victoire à Marignan, décide la construction d'un palais à sa gloire, à l'orée de la forêt giboyeuse de Chambord. Le désir du roi est de réaliser une ville nouvelle à Romorantin, et à Chambord un grand édifice dans le style néoplatonicien. Le projet se nourrit de l'humanisme d'Alberti, qui a défini les principes de l'architecture Renaissance, dans son traité De re aedificatoria, inspiré de l'architecte romain Vitruve. Il repose sur la géométrie, les rapports mathématiques et la régularité. Le 6 septembre 1519 est l'acte de naissance de Chambord lorsque François Ier donne commission à François de Pontbriand, son chambellan, d'ordonner toutes les dépenses qu'il y aurait à faire pour la construction du château. Dès lors s'ouvre sur le site de Chambord le chantier d'une immense création architecturale, qui doit initialement servir non pas d'une résidence permanente, mais d'un nouveau château de chasse en annexe du château de Blois et que le roi n'habitera que 42 jours en 32 ans de règne : le projet primitif ne présente qu'un château-donjon accolé au milieu d'un des grands côtés d'une enceinte rectangulaire, le donjon étant un corps cantonné sur tous les étages de quatre tours rondes et à chaque étage cantonné de quatre salles formant une croix. Cette nouvelle « merveille du monde » est destinée à immortaliser son constructeur, François Ier, le « prince architecte ». Les archives sur la genèse du plan de Chambord ne sont pas conservées, mais il est probable que Léonard de Vinci, installé à Amboise à la fin de l'année 1516, y fût associé, ainsi que l'architecte Domenico Bernabei da Cortona dit Boccador.

François Ier meurt en 1547. Le roi a finalement passé très peu de temps à Chambord (72 nuits au total en 32 ans de règne). Il a pris l'habitude de disparaître en forêt pour y chasser en compagnie d'un petit groupe d'intimes - composé de beaucoup de dames - que les contemporains appellent la « petite bande » du roi