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À l’époque où François Ier accède au trône, les idées de la Renaissance italienne se sont diffusées en France et le roi contribue à cette diffusion. Il commande de nombreux travaux à des artistes qu’il fait venir en France. Plusieurs travaillent pour lui, dont les plus grands comme Andrea del Sarto, Benvenuto Cellini et Léonard de Vinci.
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François Ier manifeste une véritable affection pour le vieil homme, qu’il appelle « mon père » et qu’il installe au Château du Clos Lucé, à Amboise, à quelques centaines de mètres du château royal d’Amboise. Vinci apporte dans ses malles ses œuvres les plus célèbres tels La Joconde, Anne, Saint. Le roi lui confie de nombreuses missions comme l’organisation des fêtes de la Cour, la création de costumes ainsi que l’étude de divers projets. Vinci reste en France de 1516 jusqu’à sa mort en 1519 dans les bras du roi selon une légende battue en brèche par certains documents historiques.
On peut citer aussi l’orfèvre Benvenuto Cellini et les peintres Rosso Fiorentino et Le Primatice, chargés de nombreux travaux dans les différents châteaux de la couronne. François Ier emploie de nombreux agents, comme Pierre l'Arétin, chargés d’amener en France les œuvres de maîtres italiens comme Michel-Ange, Titien et Raphaël. C’est pendant le règne de François Ier que la collection d’œuvres d’art des rois de France, aujourd’hui exposée au Louvre, commence réellement. En 1530, il crée la collection des Joyaux de la Couronne.