Это принуждает французского короля 25 февраля 1525 г. со своими основными силами броситься на врагов. Но смелая атака плохо была подготовлена и организована. Вылазка осажденного гарнизона Павии и бегство швейцарских вспомогательных отрядов приводит к полному разгрому французов. Сам король ранен и принужден сдаться в плен. «Все потеряно, кроме чести» якобы сказал он, отдавая свою шпагу на поле битвы у Павии главнокомандующему имперских сил — де Ланнуа.
Это означало не только конец французских претензий на Италию, но и невиданное национальное унижение страны в результате плена короля, отвезенного в Мадрид. Однако и положение победителя императора Карла V было далеко не блестящим. Война поставила его громадное, но лоскутное государство на грань финансовой катастрофы. Развитие лютеранства и начавшаяся крестьянская война необычайно ослабили его. Не получающая жалования армия сильно сокращается. Отдельные ее части, действуя на свой страх и риск, грабят, как могут, итальянские земли.
Все это заставляет объединиться все итальянские силы, которые еще могут действовать самостоятельно. Венеция, новый папа — Климент VII Медичи (с 1523 г.), Флоренция, Милан договариваются с регентшей Франции о совместной борьбе с испано-имперскими силами. Среди последних наблюдаются острые распри и соперничество между их главными командирами (испанцами, итальянцами, швейцарцами), солдаты выражают недовольство из-за плохого поступления им платы, в империи продолжаются революционные выступления. Все это заставляет Карла V, не отказываясь от весьма широких завоевательных планов, пойти на переговоры со своим пленником. 14 января 1526 г. в Мадриде заключен договор согласно которому Франциск I соглашается на большие уступки (столь большие, что они вряд ли являются исполнимыми), и империя заключает с Францией союз для борьбы с турками «и другими неверными и еретиками». Но, вернувшись на родину, Франциск I объявляет Мадридский договор незаконным и несуществующим, закрепляет свои связи с Англией и союз с Флоренцией, Миланом, Венецией, папой (Коньякская лига — 22 мая 1526 г.) для совместного изгнания с полуострова испано-имперских войск.
Военные действия начинаются сразу же, но Франция, ослабленная, разоренная и возглавляемая усталым и напуганным королем, почти не оказывает поддержки своим итальянским союзникам. Итальянцы же, под командованием осторожного до трусости главнокомандующего — Франческо Мария делла Ровере герцога Урбино, также воздерживаются от сколько-нибудь решительных операций.
Правда, и испано-имперские силы изрядно потрепаны длительной войной, ослаблены все развивающимся расколом Германии, вызванным лютеранством, но все же громадные финансовые и политические возможности гигантского государства Габсбургов таковы, что позволяют Карлу V упорно и настойчиво продолжать итальянскую кампанию. Старый и опытный полководец Георг фон Фрундсберг, возглавляющий значительную армию лютеранских ландскнехтов, ведет ее в Италию и превращает в основную часть испано-имперских сил, которыми командует французский изменник Карл Бурбон.
Руководимые этими двумя командирами, имеющими личные интересы добиваться решительного разгрома врага, войска Карла V ранней весной 1527 г., грабя и бесчинствуя на своем пути, начинают движение из Милана на юг, к столице католицизма Риму. Их приближение вызывает ужас в богатых городах Италии, а во Флоренции приводит 26 апреля к восстанию против все более ненавистных Медичи. Армия лиги ничего не делает, чтобы остановить врага, и он, только усиливаясь притоком различных авантюристов, мечтающих воспользоваться легкой добычей, беспрепятственно движется к «Вечному городу», к которому подходит в первые дни мая 1527 г. Войска Карла V врываются в богатейший и неспособный к сопротивлению город и подвергают его невиданному, поистине «варварскому» разграблению, не щадя ни старинных святынь, ни памятников искусства, ни национальных реликвий. В течение многих веков Италия не сможет оправиться от этого тяжелого и позорного удара.