Les travaux de l'aile nord ont débuté en juillet 2025. La zone était destinée à accueillir le roi Henri II et son épouse Catherine de Médicis, dont les emblèmes (le croissant de lune et l'arc-en-ciel) se retrouvent en façade. "Le souverain y a fait dix-sept séjours durant son règne qui a duré douze ans", commente Thierry Crépin Leblond. C'est dans cette partie de l'édifice qu'a été aménagée une grande salle pour le roi au premier étage, reconnaissable à ses fenêtres ornées de vitraux du XIXe siècle.
"Les nombreuses niches et les encadrements aujourd'hui vides de l'avant-corps abritaient un important ensemble de sculptures antiques ou d'après l'Antique qui ont été en partie démontées et détruites sous la Révolution. Elles formaient, sur le modèle italien, une sorte de petit musée en plein air."
Sur cette aile, les entreprises ajoutent des feuilles de plomb aux sculptures et décors abîmés, pour les protéger des futures intempéries. Pour également protéger une platebande qui s'affaisse, un forage va être réalisé dans l'entablement pour installer un tirant métallique qui soutiendra cet élément de l'édifice. De plus, les lucarnes aux motifs à l'antique, très dégradées, sont en partie remplacées et les épis de faîtage sont restaurés.