Am 22. Mai 1526 schloss Franz I. mit Papst Clemens VII., Francesco II. Sforza, Florenz und Venedig die Liga von Cognac ab. Ziel der Koalition war die Vertreibung der Spanier aus Neapel, die Rückgewinnung Mailands für Frankreich und die Befreiung von Franz' Söhnen aus der spanischen Gefangenschaft. All das hatte die Fortsetzung des Krieges in Italien zur Folge. Im Zuge des Sacco di Roma am 6. Mai 1527 wurde Papst Clemens VII. durch Karl V. zur Kapitulation gezwungen. Als der französische König den Sold nicht zahlte, trat Genua 1528 in die Dienste des deutschen Kaisers. Die Genuesen zogen ihre Truppen und Flotte aus Neapel ab und beendeten so die Belagerung der Stadt. Die Franzosen mussten in der Folge Genua verlassen und erlitten am 21. Juni 1529 eine schwere Niederlage bei Landriano. Nachdem beide Seiten erschöpft waren, wurde der Damenfriede von Cambrai geschlossen, der den Status quo bestätigte: Franz I. musste auf jeden Besitz in Italien verzichten. Die italienischen Verbündeten Frankreichs mussten die Herrschaft Karls V. in Italien anerkennen. Auch die Souveränitätsrechte in Artois und Flandern musste Franz aufgeben. Schließlich wurde die Eheschließung zwischen Eleonore von Kastilien und Franz I. beschlossen. Dies bedeutete ein spanisch-französisches Bündnis. Die Söhne von Franz I. wurden freigelassen. Die italienische Frage schien gelöst.