Έγινε εθνικό μουσείο το 1927 και χαρακτηρίστηκε Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς της UNESCO το 1981 για τη μοναδική αρχιτεκτονική και την ιστορική σημασία του.
Χτίστηκε από τον Φραγκίσκο Α΄ και τον Ερρίκο Β΄ στο σημείο που παλαιότερα βρίσκονταν μια κυνηγετική έπαυλη την περίοδο της Γαλλικής Αναγέννησης. Οι οικοδομικές εργασίες ξεκίνησαν το 1528. Αρχιτέκτονες ήταν οι: Φιλιμπέρ Ντελόρμ, Σεμπαστιάνο Σέρλιο, Ζυλ λε Μπρετόν, Ζαν Μπυλάν.Ο διάκοσμος είναι έργο Ιταλών καλλιτεχνών, σε στυλ ιταλικού μανιερισμού, που από το 1530 συγκρότησαν την καλλιτεχνική Σχολή του Φονταινεμπλώ. Ο Λουδοβίκος ΙΔ΄ το συμπλήρωσε με κήπους και παρτέρια σε στυλ μπαρόκ, ένα ποταμάκι και ένα πάρκο αναψυχής.
Το 1804 ο Ναπολέων Α΄ αποφάσισε πως ήθελε το δικό του
ιδιαίτερο διαμέρισμα μέσα στο ανάκτορο, χωριστά από τα παλαιά κρατικά διαμερίσματα. Πήρε ένα σύνολο 6 δωματίων, που είχαν δημιουργηθεί από τον Λουδοβίκο ΙΣΤ΄ το 1786, δίπλα στη στοά του Φραγκίσκου Α΄ και τα διακόσμησε εκ νέου σε ρυθμό Αυτοκρατορίας. Το παλαιό διαμέρισμα περιλάμβανε δωμάτιο για την ένδυση, γραφείο, βιβλιοθήκη και λουτρό.