Toen de Fransen tijdens de Mantuaanse Successieoorlog Casale Monferrato veroverden, allieerde Karel Emanuel echter met Spanje. Nadat de Kardinaal de Richelieu, de feitelijke Franse machtshebber, Piëmont binnenviel en Susa veroverde, herstelde Karel Emanuel de alliantie met Frankrijk. Toen koning Filips IV van Spanje twee invasietroepen vanuit Genua en Como stuurde, verklaarde Karel Emanuel I zich dan weer neutraal. In 1630 stuurde Richelieu een Frans leger naar Savoye om Karel Emanuel te dwingen zich aan het bondgenootschap te houden. De Franse troepen veroverden Pinerolo en Avigliana en het Savoyaardse leger onder leiding van zijn zoon Victor Amadeus werd verslagen in Neder-Valsusa.