Henri IV investit Fontainebleau d'un intérêt particulier. A son instigation, le château et son domaine se couvrent de bâtiments et de jardins.

S’il ne fallait retenir que le nom des souverains bâtisseurs, Henri IV suivrait immédiatement François Ier. C’est en effet au Béarnais que l’on doit les derniers agrandissement significatifs, ceux-là mêmes qui donnent au château de Fontainebleau son envergure actuelle.
Le XVIIe siècle est une période faste qui voit la construction de la porte du Baptistère, des bâtiments aujourd’hui disparus qui bordaient le jardin de la Reine (actuel jardin de Diane), des deux jeux de paume, d’une cour d’offices (actuel quartier Henri IV). Les cours et jardins font l’objet d’importants aménagements et embellissements, le canal est creusé.
Avec notamment la Belle Cheminée et la galerie des Cerfs, le château reçoit de grands décors, conçus par une nouvelle génération d’artistes français (Toussaint Dubreuil, Ambroise Dubois, Mathieu Jacquet, Martin Fréminet) que l’histoire de l’art associera à la Seconde Ecole de Fontainebleau.
Sous Louis XIII, l’escalier en Fer à cheval est reconstruit par Jean Androuet du Cerceau, la chapelle de la Trinité voit son décor achevé.