У 1515 році знову бере участь у поході до Італії, успішній для французів на чолі із Франциском I битві при Мариньяно. Згодом є учасником нової військової кампанії у герцогстві Міланському. Незважаючи на пропозиції Ла Тремуйля король Франциск I рушив до Павії, де 24 лютого відбулася вирішальна битва. В ній французи зазнали поразки, а Луї II де Ла Тремуйль загинув.