Франсуаза Мадлен д'Орлеан (13 октября 1648 - 14 января 1664) родилась в замке Сен-Жермен-ан-Лайе и была младшей выжившей дочерью Гастона Орлеанского и его второй жены Маргариты Лотарингской. С рождения она носила титул мадемуазель де Валуа. Она была любимой сестрой Великой Мадемуазель. Она выросла в обществе своих сестер в замке Блуа. Под влиянием своей тети по отцовской линии Кристины, вдовствующей герцогини Савойской, она была помолвлена со своим первым кузеном Карлом Эммануилом II, герцогом Савойским.
Орлеан вышла замуж за герцога Савойского по доверенности в Луврском дворце 4 марта 1663 года. Пара впервые встретилась в Анси 3 апреля 1663 года, где и состоялась их официальная свадьба. Тоскующая по дому принцесса вскоре умерла в королевском дворце Турина бездетной в возрасте 15 лет. Ее похоронили в Туринском соборе, где она покоится и сегодня. Ее муж женился вторично на Марии Жанне Савойской, от которой у него родился сын.