Eleonore von Kastilien (spanisch: Leonor de Austria) (* 15. November 1498 in Löwen; † 18. Februar 1558 in Talavera de la Reina, Kastilien) war Infantin von Spanien aus dem Hause Habsburg, durch Heirat zuerst Königin von Portugal, später Königin von Frankreich.
Eleonore und Franz I. heirateten um zwei Uhr in der Nacht des 4. Juli 1530 in der Abtei von Captieux. Die Zeremonie wurde vom Kardinal von Tournon geleitet. Anschließend segelten das Königspaar und sein Gefolge nach Bordeaux, wo Eleonore ihren feierlichen Einzug hielt. Der Kanzler Antoine Duprat und hohe geistliche Würdenträger begrüßten bei dieser Gelegenheit die reich geschmückte, in ein purpurnes Samtkleid gehüllte, neue französische Königin. Diese wurde am 3. Mai 1531 in Saint-Denis gekrönt und zog zwei Tage danach in Paris ein.
Franz I. behandelte seine Gattin zwar respektvoll, verbrachte aber nicht viel Zeit mit ihr und kam selten seinen ehelichen Pflichten nach. Er stand stark unter dem Einfluss seiner Mätresse Anne de Pisseleu d’Heilly, die er zur Herzogin von Étampes erhob. Noch am Tag von Eleonores Einzug in Paris begab er sich in das Haus seiner Mätresse und unterhielt sich mit ihr zwei Stunden am offenen Fenster im Angesicht des Volkes, wie ein Agent Heinrichs VIII. von England berichtete. Eleonore blieb politisch bedeutungslos, wohl auch, da sie dem König keine Kinder gebar. Dennoch erfüllte sie die Rolle einer würdevollen Königin und erschien manchmal mit ihrem Gatten bei offiziellen Anlässen wie der 1533 erfolgten Heirat seines Sohnes Heinrich (II.) mit Katharina von Medici. Sie widmete sich auch frommen sowie karitativen Werken und wurde als „Schmuck der Feste bei Hof“ gefeiert.
Nach Kräften bemühte sich Eleonore, zwischen ihrem Gemahl und ihrem kaiserlichen Bruder zu vermitteln. Doch das primäre Ziel ihrer politisch motivierten Ehe, die Feindschaft zwischen den Häusern Habsburg und Valois beizulegen, wurde indessen nicht erreicht. Eleonores Plänen, eine Vermählung ihrer aus der ersten Ehe Franz’ I. stammenden Stiefkinder mit Habsburgern herbeizuführen, war auch kein Erfolg beschieden. Der dritte Krieg Karls V. gegen Franz I. brach 1536 aus. Schließlich vermittelte Papst Paul III. in Nizza im Juni 1538 persönlich einen zehnjährigen Waffenstillstand zwischen dem Kaiser und dem französischen König. Im folgenden Juli trafen sich die beiden Monarchen persönlich in Aigues-Mortes, wobei Eleonore sie in einer höfischen Versöhnungsgeste zur Begrüßung umarmte. Freilich blieben bindende Abmachungen auch bei diesem Treffen aus. In seinem vierten Krieg gegen Franz I. setzte der Kaiser im Sommer 1544 zum Zug nach Paris an, doch kam es bald zu Verhandlungen, in die sich auch Eleonore einschaltete. Sie schrieb ihrem kaiserlichen Bruder, dass sie einen dauerhaften Frieden wünsche. Am 18. September 1544 wurde der Krieg durch den Frieden von Crépy beendet. Vom 22. Oktober bis 3. November 1544 weilte Eleonore mit dem Herzog von Orléans in Brüssel auf Besuch bei ihrem Bruder Karl V. und ihrer Schwester Maria.