Versailles byl bezpochyby posledním velkým dílem tohoto slavného architekta poloviny 17. století. Po Velké královské zábavě v roce 1668 pověřil Ludvík XIV. prvního králova architekta Le Vaua, který byl od roku 1654 jeho prvním architektem, rozšířením cihlového a kamenného paláce postaveného jeho otcem Ludvíkem XIII. Na městské straně postavil Le Vau symetrická křídla kolem předhradí ve stejném stylu jako stáje a křídla pro služebnictvo, ale na zahradní straně zvolil pro obklad původního paláce bílý kámen. Dílo bylo označováno jako „obálka“ nebo „nový palác „, aby se odlišilo od „starého paláce“, postaveného za vlády Ludvíka XIII. Na straně nádvoří se palác držel francouzské estetiky břidlicových střech, ale pro novou stavbu dal Le Vau přednost použití střech v italském stylu skrytých za balustrádou zdobenou trofejemi a hrnci à feu. Tento styl okopíroval a zopakoval na křídlech jeho nástupce Hardouin-Mansart.

Le Vau postavil také první versailleskou oranžérii a zvěřinec v parku. Začal pracovat na schodišti pro velvyslance a výzdobě královských apartmánů, které však před příchodem Hardouin-Mansarta v roce 1675 dokončil François d’Orbay (1634-1697), jeho hlavní spolupracovník a krátký nástupce.

Le Vau, muž peněz a moci, se proslavil stavbou řady soukromých sídel v Paříži pro bohaté poslance (Lambert, Tambonneau, Hesselin) a také zámků.

Před Versailles pracoval Le Vau pro Ludvíka XIV. ve Vincennes (královský a královnin pavilon) a také v Louvru a Tuilerijích. Naproti Louvru postavil na přání kardinála Mazarina Collège des Quatre Nations (nyní Institut de France). Stejně jako ve Versailles zde architekt použil italskou výzdobu a design s klasicistní estetikou a nádechem baroka, které byly charakteristické pro polovinu 17. století.

Vláda Ludvíka XIV

.

.