Henri II a modifié le projet de François Ier. D'une loggia initialement prévue, il en fait une salle de bal.
Le projet originel est perceptible par la présence de grandes baies en plein-cintre et par les lourdes consoles qui devaient soutenir une voûte sur doubleaux. Les « H » et les croissants de lune, chiffres et emblèmes d’Henri II, attestent la transformation du projet initial.
A la différence de la galerie François Ier, les fresques imaginées par Primatice et réalisées par Nicolo dell'Abate et son équipe ne sont plus contenues dans des cadres mais courent librement en une frise continue débordant même sur l'encadrement des fenêtres. Les thèmes sont liés aux plaisirs de la chasse, des festins, de la danse, et à la mythologie (par exemple Apollon et les muses, les noces de Thétis et Pelée avec la fameuse pomme à l'origine de la guerre de Troie...).