Principal representante del Renacimiento francés, junto con Pierre Lescot. Hijo de un maestro cantero, estuvo en Roma entre 1533 y 1536. Se estableció en París en 1538. Recibió importantes encargos en la corte de Francisco I y Enrique II. Casi todo lo que construyó ha sido destruido.
Su obra refunde ciertas reminiscencias medievales con las formas clásicas. Imaginativo, con un gran sentido constructivo y excelente gusto, sus edificios son notables por su originalidad, inventiva y, a veces, por su sentido experimental. Utilizó un sexto orden, un orden francés: una
variación de los cinco órdenes, decorando el fuste con fajas o anillos. Ejerció gran influencia en la evolución de la arquitectura francesa, en parte por sus libros.

Obras principales:
Galería en el Hôtel de Bullioud, Lyon (1536): galería sostenida por trompas y escondida por pilastras jónicas.
Château d’ Anet (1547 – 1555): construido para Diana de Poitiers. Destaca el frontispicio –ahora en la Ecole des Beaux-Arts de París- la puerta de entrada y la capilla. La capilla es de planta central y está coronada por una cúpula, tema central de la arquitectura francesa del siglo XVIII y que aparece en Francia por primera vez en esta capilla. El interior refleja la influencia de la estancia de Delorme en Roma: las esquinas biseladas, el orden gigante de pilastras estriadas corintias enmarcando dos paños de muro de dos alturas y las bóvedas de cañón entre los pilares, descienden del sistema de Bramante para los pilares del crucero de San Pedro.
Tumba de Francisco I, Saint Denis (1547 – 1558)
Château de Madrid, París (1548 – 1555)
Capilla y galería del Château de Vicennes, París (1548 – 1556)
Palacio de las Tullerías, París (1564 – 1570)