Uma terceira guerra eclodiu em 1536. Após a morte do último duque Sforza de Milão, Carlos instalou seu filho Filipe no ducado, apesar das alegações de Francis. Essa guerra também foi inconclusiva. Francisco não conseguiu conquistar Milão, mas conseguiu conquistar a maioria das terras do aliado de Carlos, o duque de Savoie, incluindo sua capital, Turim. Uma trégua em Nice, em 1538, com base em "uti possidetis," terminou a guerra, mas durou apenas um curto período de tempo. A guerra recomeçou em 1542, com Francis agora aliado ao sultão otomano Solimão I e Carlos mais uma vez aliado a Henrique VIII. Apesar da conquista de Nice por uma frota franco-otomana, os franceses não podiam avançar em direção a Milão, enquanto uma invasão anglo-imperial conjunta do norte da França, liderada pelo próprio Carlos, obteve alguns sucessos, mas acabou sendo abandonada, levando a outra paz e restauração. do "status quo ante bellum" em 1544.