Главное здание было разрушено в XIX веке, но передняя часть комплекса сохранилась. Этот памятник, оберегаемый Парижской школой изящных искусств, — один из прекраснейших образцов слияния классических и традиционных архитектурных элементов. Чистотой форм он превосходит все предшествующие произведения французского зодчества и в точности отвечает всем античным канонам. Как и в других зданиях, построенных на итальянский манер, мы видим тут и парные колонны, разделенные на три этажа, и ниши, предназначенные для статуй. Изображение Луи де Брезе, которому Диана посвятила ансамбль, высилось над главным корпусом под геральдическим шлемом. Оно символизировало супружескую верность герцогини де Валентинуа, безутешной вдовы великого сенешаля Нормандии, которого прославляла как героя.
Замок предназначался для того, чтобы дать королю удобный приют, где бы он смог отдохнуть и предаться любимому развлечению — охоте. Портик, откуда вел путь на почетный двор, построен в форме триумфальной арки с тремя проемами. Латинская надпись на перемычке гласит: «Сие просторное обиталище посвящено Фебом достославной Диане, благодарной за все ниспосланные ей дары». Сверху герцогиня велела поместить горельеф, созданный Бенвенуто Челлини для Золотых врат замка Фонтенбло и полученный мадам де Валентинуа в подарок от своего царственного возлюбленного. На горельефе изображена нимфа, возлежащая у ног оленя. Угловые камни украшали две фигуры Ники — богини Победы, а вся композиция символизировала страсть к охоте и природе, общую для Генриха и Дианы. Портик окружали четыре саркофага. Это остроумная маскировка каминных труб, но главным образом — напоминание о безупречном вдовстве владелицы поместья, а чтобы никто не ошибся в трактовке ее замысла, те же символы траура можно было обнаружить и на других каминах замка.
Балюстрады террас над стеной по обе стороны от портала были отделаны инициалами Дианы, ее покойного супруга и короля Генриха среди сплетенных полумесяцев и пальмовых ветвей.
Над портиком возвышалась бронзовая группа: окруженный бегущими собаками олень поворачивает голову в сторону замка. Благодаря подсоединенному к изваянию часовому механизму олень бил копытом в колокол, отбивая часы, а собаки виляли хвостами и словно бы лаяли. Надпись на циферблате часов взывала к гостям: «Диана взирает на бег времени и говорит уязвленным сердцам: „Уповайте, она грядет!“, счастливым же велит: „Наслаждайтесь!“». Ансамбль напоминал о волшебных статуях и самодвижущихся фигурах, стоявших перед входом в замок в рыцарских романах. Так, приезжая в Ане, король попадал в зачарованный мир странствующих рыцарей.
Интерьер замка таил для него новые приятные сюрпризы. Часовня была достойна королевских резиденций. Делорм придал ей в основании форму греческого креста, близкую к Tempietto работы Браманте в Риме. Элегантный купол с башенкой украшали античные кессоны, с которыми перекликался концентрический орнамент пола из разноцветного мрамора. В нишах стен ротонды стояли статуи двенадцати апостолов, приписываемые Жермену Пилону. На угловых камнях и сводах — изображения ангелов и евангелистов. Все они — работы Жана Гужона. Ризницы по обе стороны от главного алтаря венчали двенадцать больших эмалей Леонара Лимозена.
Из своих апартаментов Генрих без труда мог попасть в часовню и с возвышения слушать мессу. С той же легкостью он достигал комнат Дианы, выходил в большой сад увеселений или же отправлялся на природу — для этого надо было лишь пересечь западный дворик и миновать большой фонтан, чудо Ане, где богиня Диана, обнаженная, подобно Венере, обнимала за шею могучего оленя. Цоколь имитировал саркофаг с орнаментом в виде заглавных «Н», образованных сплетенными «D». Из пастей сидящих собак стекали струйки воды. Этот памятник символизировал власть Дианы над королем: царственный олень отдыхает возле победоносной охотницы, прирученный, спокойный и величавый, не опасаясь своры собак, замершей у его ног. Автор этого шедевра неизвестен: возможно, его создал Жан Гужон или молодой Жермен Пилон, а может, и скульптор Пьер Бонтан, изваявший гробницу Франциска I. Магия любви, способная примирить Красавицу и Чудовище, порой бывает и опасной: другой фонтан, именуемый Нимфой Ане, который украшает кухонный двор с восточной стороны, запечатлел Диану в тот момент, когда проклятие обращает в оленя беднягу Актеона.