A partire da Luigi XII, nato a Blois nel 1462, il castello diviene dimora favorita dai re di Francia per più di un secolo. Blois è il primo cantiere lanciato da Francesco I e i suoi successori vi dimorano volentieri. Francesco II vi passa la metà del suo corto regno e Henri III vi organizza due volte gli Stati Generali del reame per tentare di porre fine alle guerre di religione (1576 e 1588). Fu in questa occasione che il castello di Blois divenne il teatro dell’assassinio del Duca di Guisa, compiuto su ordine del re il 23 dicembre 1588.
Il VXI secolo è anche a Blois il secolo delle regine: vi si succedono Anna di Bretagna, del quale matrimonio con Louis XII permette la riunione della Bretagna alla Francia, poi Claudia di Francia, che ha lasciato il suo nome alle prugne che fece coltivare nei giardini di Blois. Sempre a Blois ha vissuto ed è morta Caterina de’ Medici, dopo il breve regno di Maria Stuart. Sempre legati al ricordo di Blois sono i ricordi degli sposi re Henri IV, Margherita di Valois, la «regina Margot», e Maria de’ Medici che ne evase nel 1619.
Rifugio nel XVII secolo dei principi in esilio, Maria de’ Medici, Gaston d’Orléans, Maria-Casimira di Polonia, il castello diventa caserma alla veglia della Rivoluzione Francese. Classificato monumento storico nel 1840, vede una restaurazione condotta da Félix Duban che gli riconferisce il suo splendore. La città di Blois vi installa il museo delle Belle Arti nel 1850. Oggi nominato museo di Francia, questo castello riunisce più di 30 000 opere d’art di cui una parte è presentata negli appartamenti reali nell’ala Louis XII e al momento delle esposizioni temporanee.