Charles VI, qui eut souvent besoin de se réfugier au Louvre dans les violentes tempêtes de son règne, ne le jugea pas encore suffisamment fortifié. Il ajouta des bastions à tous les coins, et sacrifia à cet effet la plupart des jardins.
Après lui, Charles VII, Louis XI, Charles VIII et Louis XII, ne songèrent encore qu'à inventer des moyens de faire de ce château une forteresse inexpugnable.
Enfin, arriva le règne de François Ier. Le goût barbare de cette citadelle choquait les instincts artistiques de ce prince. Il résolut d'en renouveler les dispositions. Ce dessein fut surtout confirmé en lui, quand il songea à recevoir Charles-Quint, en 1539.
Il commença donc de très coûteuses réparations, et ce fut lui qui détruisit la grosse tour, afin de donner plus d'air et de lumière aux appartements. Il adopta pour entrée principale la porte vers Saint-Germain l'Auxerrois, et comme ces travaux ne le satisfaisaient pas encore, il se fit présenter des plans de reconstruction quasi complète, entre lesquels ceux de Pierre Lescot, abbé de Clagny, obtinrent la préférence. On était en 1540.
Lescot conduisit son œig;uvre avec une heureuse activité. Le corps de bâtiment que nous appelons aujourd'hui le vieux Louvre, se trouva presque achevé en 1548. Ce fut Lescot aussi qui construisit une partie du bâtiment en retour du côté de la Seine, et une aile qui, communiquant au Louvre, s'avançait jusqu'au bord de cette rivière. Les magnifiques travaux réalisés, à force de temps et de génie, sur cette berge, ont produit le quai par lequel palais et rivière sont aujourd'hui séparés.
Tout le monde connaît ce pavillon splendidement restauré de nos jours, en avant duquel s'étend un balcon aux barreaux dorés et fleurdelisés. C'est de la fenêtre par laquelle on y accède, et qui s'ouvre à l'extrémité méridionale de la galerie d'Apollon, que le triste Charles IX déchargeait son arquebuse sur les infortunés qui traversaient la Seine à la nage pour échapper aux massacres de la Saint-Barthélemy.
Les architectes et les artistes dont le nom se rattache à cette époque du Louvre sont Pierre Lescot, Sébastien Serlio, Italien, qui ne fit guère que présenter des plans, Jean Goujon, victime de la Saint-Barthélemy, et Paul Ponce.
Le gros bâtiment contigu au pavillon de Charles IX est d'une construction plus récente. Il s'étend du vieux Louvre au quai, et fait angle avec la façade méridionale. Il a longtemps porté le nom de palais de la Reine et de pavillon de l'Infante; l'espace vide enfermé entre lui et la nouvelle grille s'appelait le jardin de l'Infante, titre qui est resté au beau parterre dont le règne de Napoléon III a doté cet emplacement. L'étage supérieur forme la galerie à laquelle le triomphe d'Apollon, représenté au plafond, a valu le nom de cette divinité.
L'espace qui séparait le Louvre du rudiment des Tuileries, était alors plus pareil à un vaste chaos qu'à un quartier voisin de la résidence royale. Cependant, la position de ce bâtiment avancé jusqu'à la Seine fit naître l'idée d'une galerie, qui, longeant cette rivière, irait aboutir à cet autre résidence, et formerait une communication de l'une à l'autre. Cette œuvre fut entreprise sous Charles IX et continuée sous ses successeurs, jusqu'à l'endroit où se trouve le premier pavillon à campanille, sur la place du Carrousel, c'est-à-dire à environ moitié de son étendue totale. La seconde partie, reprise sous Henri IV, qui y attachait beaucoup de soin, et continuée sous Louis XIII, ne s'acheva que sous Louis XIV.
François Ier ne toucha d'ailleurs qu'aux anciennes parties du Louvre qui gênaient ses vues; il respecta les autres.