Трећи рат између Карла и Франсоа избио је 1535. године, после смрти последњег миланског војводе Сфорце. Карло је поставио за војводу свог сина, Филипа, иако је Франсоа тврдио да полаже право на ту титулу. Франсоа није успео да освоји Милано, али је зато освојио скоро све територије Карловог савезника, војводе од Савоје, укључујући и главни град војводства, Торино. Мир је склопљен у Ници 1538, али није потрајао дуго јер су се непријатељства обновила 1542. када је Франсоа склопио савез са турским султаном, Сулејманом Величанственим, а Карло опет са Хенријем VIII. Француско-турска флота је освојила Ницу, али није успела да стигне до Милана, док је англо-шпанска инвазија јужне Француске коју је предводио сам Карло била донекле успешна, међутим на крају је прекинута. Склопљен је нови мир и ситуација је враћена на „статус кво“ од пре 1544. године.