Devenu conseiller ordinaire de François, celui-ci lui confie des missions d'ordre diplomatique. En particulier, François Olivier est envoyé en février 1542 (lettres de créance du ) devant la diète de Spire, comme représentant du roi de France, avec mission de protester pour l'assassinat en Allemagne des ambassadeurs envoyés par la France auprès des Turcs. Il ne réussit pas à convaincre que les pourparlers entre la France et Soliman le Magnifique n'ont pas pour but une alliance mais l'objectif de convaincre les Turcs de ne pas attaquer la Hongrie, la neuvième guerre d'Italie ne peut être évitée.