Sostuvo cuatro guerras con Francisco I de Francia, que también aspiraba a la corona imperial, y al que Carlos exigía la devolución de Borgoña.En la primera guerra (1521–1526), Francia, se apoderó del Milanesado y ayudó a Enrique II a recuperar el Reino de Navarra, tras su conquista en 1512. Sin embargo el monarca francés fue derrotado y hecho prisionero, junto al monarca navarro, en la batalla de Pavía (1525). Francisco fue llevado a Madrid en donde firmó el Tratado de Madrid (1526), por el cual no volvería a ocupar ni el Milanesado ni apoyaría al rey de Navarra (pacto que renunció meses después por firmarlo bajo coacción) y entregaría Borgoña a Carlos, además de renunciar a Flandes e Italia.En la segunda guerra (1526–1529) las tropas imperiales asaltaron y saquearon Roma (Saco de Roma), obligando al papa Clemente VII, aliado de Francisco I —tras la Liga de Cognac—, a refugiarse en el castillo de Sant´Angelo. Mediante la Paz de Cambrai, España renunció aBorgoña a cambio de que Francisco I renunciara a Italia, Flandes y el Artois, además de entregar la ciudad de Tournay. Coronado por el papa como emperador del Sacro Imperio Romano (1530), Carlos I continuó sus luchas contra Francia.La tercera (1535–1538) se produjo por la invasión francesa del ducado de Saboya, aliado de España, con la intención de continuar hacia Milán. Acabó con la firma de la tregua de Niza debido al agotamiento de ambos contendientes.La cuarta (1542–1544) concluyó debido a la reanudación del conflicto con los protestantes en Alemania. Agotados, los dos monarcas firmaron la Paz de Crépy, mediante la cual España perdió territorios del norte de Francia —como Verdún, etc.— y próximos a Flandes; una vez más Francia renunciaba a Italia y Países Bajos, entrando Milán en la política matrimonial mediante un previsible enlace hispano-francés.
