Per quanto garbata, obbediente, accattivante; per quanto benvoluta dal re e da alcuni membri della corte, Caterina sa che il suo destino è appeso a un filo, fintantoché non dà un erede alla Corona. Se non è stata ripudiata e chiusa in convento dopo la faccenda di Filippa Ducci, è soprattutto per l'abilità che ha dimostrato gettandosi alle ginocchia di Francesco I. Dato che i negromanti, gli amuleti, le pozioni più orride non hanno sortito alcun effetto, la Medici decide di affrontare la situazione in modo più "scientifico" e si rivolge al celebre medico Jean Fernel. Questi visita sia lei sia Enrico, diagnostica al delfino un'ipospadia e a Caterina un problema di conformazione dell'utero, per cui suggerisce una terapia basata su acrobazie degne del Kamasutra. Che sia per i consigli del cerusico e di altri, per i cataplasmi degli indovini o perché la natura ha fatto il suo corso, ecco il colpo di scena: dopo dieci anni di sterilità, la delfina rimane finalmente in stato interessante. La gravidanza trascorre senza intoppi. Il 19 gennaio 1544 Caterina partorisce a Fontainebleau il tanto desiderato erede maschio, Francesco, che sarà re con il nome di Francesco II. L'arrivo del piccolo è provvidenziale, perché nel 1545 l'altro figlio del sovrano, cioè Carlo d'Orléans, scompare improvvisamente. A questi, l'imperatore Carlo V aveva promesso in moglie la propria figlia Maria, che portava in dote i Paesi Bassi, la Franca Contea, lo Charolais. L'Asburgo, inoltre, aveva assicurato che i nuovi duchi d'Orléans avrebbero regnato sul ducato di Milano. La morte, però, si incarica di distruggere le residue speranze di Francesco I sull'Italia. Quanto meno, il Valois è felice per la venuta del nipotino e segue con trepidazione ogni fase del parto, compresa l'espulsione della placenta, da cui trae positivi vaticini per l'avvenire. L'unico pronostico esatto si rivelerà quello secondo il quale Caterina ed Enrico avranno molti altri figli. Dopo il delfino, infatti, vedrà la luce nel 1545 Elisabetta, futura regina di Spagna; nel 1547 Claudia, poi duchessa di Lorena; nel 1549 Luigi, che morirà presto; nel 1550 Carlo Massimiliano, che sarà re col nome di Carlo IX; nel 1551 Edoardo Alessandro, futuro Enrico III; nel 1553 Margherita, che passerà alla storia come Margot o la Reine Margot; nel 1555 Ercole, poi chiamato Francesco, che sarà duca d'Alençon. Nel 1556 nasceranno due gemelle, subito scomparse. Grazie a quei dieci rampolli, la Medici si classificherà come una delle regine più prolifiche della storia: bella soddisfazione, visto che è parsa sterile per tanto tempo. Al fine di dimostrare la sua contentezza e sdebitarsi, farà versare a Fernel diecimila scudi a ogni parto.