Fontainebleaun palatsi (ransk. Château de Fontainebleau) on suuri renessanssiajan palatsi Fontainebleaun kaupungissa Ranskassa. Palatsia ovat rakennuttaneet useat hallitsijat alkaen Frans I:stä. Fontainebleaun kaupunki sijaitsee keskellä laajaa metsää, joka on entinen kuninkaallinen metsästyspuisto.
Palatsin sisätilat ovat ensimmäisiä, jotka edustavat italialaista manierististä tyyliä. Ranskan 1500-luvun manieristinen sisustustyyli tunnetaan myös nimellä Fontainebleaun tyyli. Se yhdisteli veistoksia, metallitöitä, maalauksia, stukkikoristeita ja puutöitä sekä pihassa toi kaavoitetun kukkatarhan. Fontainebleaulaisen tyylin naisen kauneusihanteet olivat manieristisiä: pieni sorea pää pitkässä kaulassa, liioitellun pitkä vartalo ja raajat sekä isot rinnat. Tämä uusi tyyli levittäytyi täältä muihin Pohjois-Euroopan keskuksiin: Antwerpeniin, Saksaan ja lopulta Lontooseen.
Palatsi kuuluu nykyään Unescon maailmanperintöluetteloon.