Françoise Madeleine d'Orléans (13 ottobre 1648 - 14 gennaio 1664) nacque al Château de Saint Germain en Laye ed era la figlia più giovane sopravvissuta di Gaston di Orléans e della sua seconda moglie Marguerite di Lorena. Dalla nascita, fu chiamata Mademoiselle de Valois. Era la sorella preferita della Grande Mademoiselle. Crebbe in compagnia delle sue sorelle al castellodi Blois. Sotto l'influenza di sua zia paterna Christine, duchessa vedova di Savoia, si fidanzò con suo cugino di primo grado Charles Emmanuel II, duca di Savoia.

Orléans sposò il duca di Savoia per procura al Palais du Louvre il 4 marzo 1663. La coppia si incontrò per la prima volta ad Annecy il 3 aprile 1663 dove si sposarono ufficialmente. La principessa nostalgica morì presto al Palazzo Reale di Torino senza figli all'età di 15 anni. Fu sepolta nella Cattedrale di Torino dove riposa oggi. Suo marito si risposò con Maria Giovanna di Savoia dalla quale ebbe un figlio.