אגפי הארמון השונים, שנבנו בהדרגה בתקופות שונות בידי מספר שליטים, בנויים סביב חצרות רחבות ידיים. הארמון וחצרותיו מוקפים בגנים אחדים, שבעברם היו יערות ושטחי ציד למלכי צרפת. סביבם התפתחה לאורך השנים העיירה פונטנבלו, הנקראת על שם הטירה ומונה כיום כ-16 אלף תושבים.
טירת פונטנבלו סימלה את כניסתו של סגנון הרנסאנס לצרפת, ועבודותיהם החדשניות של אמני הרנסאנס האיטלקיים בארמון היו מקור לעניין, השראה וחיקוי שהתפשטו בהדרגה על פני מערב אירופה וצפונה. גל עבודות האמנות והאומנות ששטף את צרפת בהשראת העבודות בטירת פונטנבלו נודע כאסכולת פונטנבלו, והסגנון אומץ בידי אומנים צרפתים רבים. ב-1981 הוכרזה טירת פונטנבלו, יחד עם הפארק הסמוך אליה, כאתר מורשת עולמית של ארגון אונסק"ו.
היסטוריה
על פי עדויות כתובות, טירה מבוצרת קדומה יותר ניצבה במקום כבר למן המאה ה-12 ושימשה את מלכי צרפת. המלך לואי השביעי ארח בטירה את תומאס בקט בעת גלותו בצרפת, ובקט קידש עבורו קפלת תפילה במקום. המלך פיליפ השני השתמש בטירה כאחד ממשכני מגוריו, וכך גם לואי התשיעי אשר הרחיב את שטח המבנה.
הארמון במתכונתו המוכרת היום הוקם בתקופת מלכותו של פרנסואה הראשון במחצית הראשונה של המאה ה-16. פרנסואה נודע במפעלי הבנייה שלו, שכללו בעיקר ארמונות וטירות. הוא שיפץ והרחיב את טירות המלכות של קודמיו בעמק הלואר ואת הארמונות והטירות של פריז וסביבותיה, תוך היעזרות באדריכלי ואומני הרנסאנס האיטלקיים. טירת פונטנבלו הייתה ללא ספק מפעל הבנייה הגדול והמרשים ביותר שלו, והוא הפכה לארמון מגוריו המועדף. את הארמון ייעד כחלון תצוגה לאמנות הרנסאנס, ולצורך כך אסף חפצי אמנות ויצירות, בעיקר כאלה שמקורם באיטליה. אנשי מקצוע האיטלקים שגויסו למשימה כללו את האדריכל המנייריסטיסבסטיאנו סרליו ואת האמן לאונרדו דה וינצ'י. 'גלריית פרנסואה הראשון' בארמון, המתהדרת בעבודות פרסקו וסטוקו מעשה ידי האמן המנייריסטי רוסו פיורנטינו, נבנתה ועוטרה משנת 1522 ועד 1540, והייתה הגלריה המעוטרת הראשונה בצרפת.
בין 1584 ל-1594, בעת מלחמות הדת בצרפת, נזנחה טירת פונטנבלו. עם עלייתו לשלטון של אנרי הרביעי החל המלך בביצוע עבודות שיפוץ והרחבה מקיפות בארמון, מעוטרים בעבודות אמנות מנייריסטית של קבוצת אמנים פריזאים ופלמים, שיש המכנים אותם "אסכולת פונטנבלו השנייה". לארמון נוספו חצרות וגלריות מעוטרות, וכן נעשתה עבודה מקיפה בגני הארמון. תעלת מים באורך 1,200 מטר נחפרה בגנים, נשתלו עצי נוי ופרי ותוכננו ערוגות הפארטר המסוגננות ושבילי המעבר על פי תוכנית מקיפה של אדריכל הגנים המלכותי קלוד מולה.
המהפכה הצרפתית לא היטיבה עם הארמון. תכולתו, על הרהיטים ושכיות החמדה, הוחרמה ונמכרה יחד עם אוצרות רבים מתכולת ארמונות וטירות, למטרת "מימון צורכי האומה". הארמון המרוקן שימש קסרקטין צבאי, ולאחר מכן הוסב לבית כלא. אולם הארמון חזר לגדולתו עם תחילת קיסרותו של נפוליאון בונפרטה. ב-1804 החליט נפוליאון להפוך את הארמון סמל לשלטונו, כאלטרנטיבה לארמון ורסאי הריק שהיה מזוהה כל כך עם שושלת בית בורבון. הוא ריהט מחדש את הארמון, והתקין בו 40 דירות מגורים לאנשי חצרו. פעמיים בשבוע הועלו בארמון מופעי תיאטרון ואופרה. ב-1813 כלא במקום את האפיפיורפיוס השביעי. אל ארמון פונטנבלו נמלט נפוליאון כאשר החליט הסנאט להדיחו באפריל 1814, ושם מסר את התפטרותו, נפרד מאנשיו ויצא לגלות. בשנות הקיסרות השנייה שנמשכה מ-1852 עד 1870, מיקם הקיסר נפוליאון השלישי בפונטנבלו את חצרו הקיסרית. הארמון היה חביב במיוחד על רעייתו, הקיסרית אז'ני, שהורתה להקים באחד מאגפיו את "הטרקלין הסיני" ובו אוסף חפצי אמנות מן המזרח הרחוק.
ב-1921 נפתח באגף לואי ה-15 של הארמון הקונסרבטוריון האמריקני למוזיקה, כיוזמה אמריקנית בעקבות מלחמת העולם הראשונה להעניק חינוך מוזיקלי בידי מיטב כישרונות צרפת למוזיקאים אמריקנים מבטיחים. ב-1923 הצטרף לצד הקונסרבטוריון גם בית הספר האמריקאי לאמנויות יפות, במטרה להעניק חינוך דומה גם בתחומי הציור, הפיסול והאדריכלות. בתי הספר פועלים עד היום.
כיום מופעלים חלקים ניכרים של הארמון כמוזיאון לאומי, המאפשר ביקורים באולמותיו העיקריים ובגניו. אגף במוזיאון כולל את מוזיאון נפוליאון הראשון, אשר נפתח ב-1986 וכולל מוצגים היסטוריים הקשורים בחיי נפוליאון בונפרטה ובני משפחתו ובתקופת הקיסרות הראשונה.