Fontainebleaun palatsi on suuri renessanssiajan palatsi Fontainebleau kaupungissa. Palatsia ovat rakennuttaneet useat hallitsijat aina stä alkaen. Fontainebleaun kaupunki on kasvanut metsän, joka on entinen kuninkaallinen metsästyspuisto, jäännösten ympärille.
Palatsin sisätilat ovat ensimmäisiä, jotka edustavat italialaista manierististä tyyliä. Ranskan 1500-luvun manneristinen sisustustyyli tunnetaan myös nimellä Fontainebleaun tyyli. Se yhdisteli veistoksia, metallitöitä, maalauksia, stukkikoristeita ja puutöitä sekä pihassa toi kaavoitetun kukkatarhan. Fontainebleaulaisen tyylin naisen kauneusihanteet olivat manneristisiä: pieni sorea pää pitkässä kaulassa, liioitellun pitkä vartalo ja raajat sekä isot rinnat. Tämä uusi tyyli levittäytyi täältä muihin Pohjois-Euroopan keskuksiin: Antwerpeniin, Saksaan ja lopulta Lontooseen.
Palatsi kuuluu nykyään osana UNESCOn maailmanperintöluetteloon.
Paikalla oli jo linna 1100-luvun loppupuoliskolla. Fontainebleau oli ja suosikkiasuinpaikka. Frans I aloitti nykyisen palatsin rakennuttamisen ja palkkasi arkkitehdiksi Gilles le Bretonin. Kuningas kutsui töihin myös arkkitehti Sebastiano Serlion ja Leonardo da Vincin. Frans I:sen galleria, jossa on Rosso Fiorentinon freskoja, toteutettiin vuosien 1522 ja 1540 välisenä aikana. valtakautena The Salle des Fêtes koristeltiin italialaisten manieristien, kuten Francesco Primaticcion ja Niccolò dell'Abbaten, töillä. Benvenuto Cellinin Fontainebleaun nymfi on nykyään esillä Louvressa.
Henrik IV lisäsi palatsiin useita rakennuksia 1500- ja 1600-luvun taitteessa ja myös halkaisi puiston 1200 metriä pitkällä kanaalilla sekä määräsi istutettavaksi mäntyjä, jalavia ja hedelmäpuita. Noin 200 vuotta myöhemmin palatsi oli ajautunut huonoon kuntoon: Ranskan vallankumouksen aikana monia alkuperäisistä huonekaluista myytiin, kuten monista muistakin kuninkaallisista palatseista. Kuitenkin noin vuosikymmenissä Napoleon I onnistui muuttamaan palatsin suuruutensa symboliksi. Napoleon I on vastuussa rakennuksen nykyisestä ulkoasusta. Hän muun muassa rakennutti mukulakivisisäänkäynnin, joka oli tarpeeksi leveä hänen vaunuilleen.
Filip IV, Henrik III ja Ludvig XIII syntyivät palatsissa ja kaksi ensiksi mainittua myös kuolivat paikassa. Ruotsin kuningatar Kristiina asui Fontainebleaussa vuosia vuoden 1654 kruunusta luopumisensa jälkeen. Vuonna 1685 palatsissa kirjoitettiin Fontainebleaun edikti, joka kumosi Nantesin ediktin. Bourbon suvun kuninkaalliset vieraat, kuten Pietari Suuri, majoittuivat palatsissa. Myös paavi Pius VII majoittui palatsissa, kun hän tuli Ranskaan siunaamaan Napeleonin vuonna 1804 ja vuodet 1812–1814 Napeleonin vankina.