La reine mère, Louise de Savoie, la haïssait comme elle vouait aux Gémonies, son frère, Odet de Foix, vicomte de Lautrec. Une nouvelle maîtresse, voilà un moyen qui pourrait l’en débarrasser. Le stratagème fonctionna et, en 1527, le roi tomba sous le charme d’Anne de Pisseleu. Une lutte sans pitié s’engagea alors entre les deux femmes qui vit sa fin avec la défaite de Françoise: « Vous aurez toujours la meilleure, madame, celle de la femme qu’on regrette » lui dit un jour François Ier en voulant être aimable…
Bien que le roi continuât à avoir de l’affection pour elle, Françoise retourna auprès de son mari. En 1532, les anciens amants se revirent une dernière fois lors d’un séjour du roi en Bretagne. Personne n’envisageait l’ignoble façon dont elle finirait ses jours.
Sous une apparente magnanimité, Jean de Laval s’était réconcilié avec Françoise. En fait il n’avait pas pardonné. Le roi ne pouvant être l’objet de sa vengeance, ce fut Françoise qui fut celui de son ressentiment. Il la fit enfermer avec sa fille dans une chambre entièrement tapissée de noir. L’enfant mourut au bout de six mois.
Alors, aussi cynique que lâche, sous prétexte de soigner sa femme souffrante, Jean de Laval lui fit saigner les quatre membres par deux chirurgiens. Françoise mourut vidée de son sang. Le roi, bouleversé se précipita pour s’incliner sur sa tombe.
En fait, ce n’est que quelques mois plus tard qu’on s’interrogea sur les circonstances réelles de la mort de la malheureuse.
La rumeur avait fait l’effet d’une bombe auprès du roi qui chargea Anne de Montmorency d’enquêter sur place. Celui-ci ne trouvant aucune preuve, M. de Chateaubriant cessa d’être inquiété. Mais quelques temps après on apprenait que le même venait de déshériter ses neveux en faveur… d’Anne de Montmorency.
Quelle est la part de vérité et de légende ? La très fière et voluptueuse Françoise de Foix, qui choisit de vivre sa passion amoureuse au risque d’y perdre sa respectabilité et même sa vie, emporta son ultime secret dans la tombe .
Elle fut inhumée l'église des Mathurins de Châteaubriant où son mari lui fit élever un tombeau décoré de sa statue en marbre et d'une épitaphe qu'on trouve dans le recueil des poésies de Clément Marot, dont le comte était un protecteur zélé. Sa sépulture était surmontée de ses armoiries de la pierre tombale en schiste.
Le tombeau fut détruit sous la Révolution, mais la pierre tombale fut retrouvée. Elle est conservée dans l'oratoire du château de Chateaubriant que vient hanter la comtesse tous les ans, le 16 octobre, jour anniversaire de sa mort.