Une fois le donjon achevé, François Ier décide, sans doute au retour de Pavie, d’aménager de nouveaux appartements dans l’aile Est. Si l’on en croit les graffitis sur les chapiteaux, les travaux dateraient de 1539-1545. Aux dimensions impressionnantes avec ses poutres d’une exceptionnelle portée de dix mètres de long, l’espace ouvert n’a cessé d’être cloisonné et décloisonné au fil du temps. Les surcharges causées par les cloisons ajoutées dès le début du XVIIe siècle obligèrent les ingénieurs à armer les poutres en bois d’origine de tirants métalliques, cachés dans les complexes de planchers et dans les maçonneries.
À cela s’ajoute la fragilisation des fondations de cette aile par les travaux de terrassement réalisés entre 1681 et 1682 aux abords du château, en vue de l’installation de douves en 1690. Les fossés, comblés au XIXe siècle, ont été réouverts vers 1972, sans restituer le système de vannage. Le niveau des eaux dans les douves devient donc tributaire du niveau fluctuant du cours d’eau du Cosson. Accentués par l’alternance toujours plus rapide de périodes de forte sécheresse et d’inondation, des désordres structurels nécessitent aujourd’hui une importante campagne de restauration du clos et du couvert.
Un diagnostic de ces désordres et une modélisation statique de l’évolution des mouvements du bâti est étudiée en vue de consolider l’ensemble en anticipant les futures contraintes tant structurelles, que techniques et fonctionnelles.