Françoise Madeleine d'Orléans (13 Oktober 1648 - 14 Januari 1664) lahir di Château de Saint Germain en Laye dan merupakan putri bungsu yang masih hidup dari Gaston dari Orléans dan istri keduanya Marguerite dari Lorraine. Sejak lahir, dia diberi gelar Mademoiselle de Valois. Dia adalah saudari favorit La Grande Mademoiselle. Dia dibesarkan bersama saudara-saudara perempuannya di Château de Blois. Di bawah pengaruh bibi dari pihak ayah, Christine, Dowager Duchess of Savoy, ia bertunangan dengan sepupu pertamanya Charles Emmanuel II, Duke of Savoy.

Orléans menikahi Adipati Savoy melalui proxy di Palais du Louvre pada tanggal 4 Maret 1663. Pasangan ini bertemu untuk pertama kalinya di Annecy pada tanggal 3 April 1663 di mana mereka menikah secara resmi. Sang putri yang rindu rumah segera meninggal di Istana Kerajaan Turin tanpa anak pada usia 15 tahun. Dia dimakamkan di Katedral Turin di mana dia beristirahat hari ini. Suaminya menikah lagi dengan Marie Jeanne dari Savoy yang dengannya ia memiliki seorang putra.