Несколько месяцев Бетанкур не мог познакомить царя с рисунками — Александр I путешествовал по России. Как только Государь вернулся поздней осенью 1816 года в Царское Село, Бетанкур улучил момент и представил творения молодого французского архитектора Его Императорскому Величеству. Во время разговора с царём Бетанкур сделал акцент на том, что неплохо было бы на мистическом уровне объединить три столицы — Рим, Лондон и Санкт-Петербург в единое целое, построив в центре столицы собор, аналогичный соборам Святого Петра в Риме и Святого Павла в Лондоне. Идея царю пришлась по вкусу, но согласия он сразу вслух не высказал. Александр I забрал альбом для обсуждения проекта с ближайшими родственниками и Аракчеевым.

На следующий день после приёма у Государя в Царском Селе председатель Комитета для строений и гидравлических работ вызвал своего помощника Филиппа Филипповича Вигеля и потребовал, чтобы тот подготовил указ об определении Монферрана императорским архитектором.

— Да вы что? — удивился Вигель. — Какой он архитектор? Отроду ничего не строил. Да вы и сами не раз говорили — его и чертёжником-то едва можно признать.

— Вы правы, — спокойно ответил Бетанкур, — но мои приказы вам лучше не обсуждать. Подготовьте указ по всем правилам и передайте мне.

Через несколько дней Государь подписал постановление о назначении Монферрана на должность императорского архитектора, после чего тот занялся перестройкой Исаакиевского собора. Главным требованием царя по-прежнему оставалось сохранение старой алтарной части. Задача оказалась очень непростой: при увеличении площади застройки требовалось связать между собой старые и новые фундаменты, а также разновременную кладку. Любому строителю хорошо известно, что при неравномерной осадке старых и новых частей в конструкциях неизбежно появляются трещины, которые обязательно приведут к деформации здания.

Монферрану пришлось сделать несколько проектов, и каждый из них предполагал использование в той или иной степени старых стен. Окончательный проект Александр I утвердил только в феврале 1818 года, после чего была создана специальная Комиссия по перестройке Исаакиевского собора во главе с председателем — графом Н.Н. Головиным. Членами её в разное время являлись министр духовных дел и народного просвещения князь А.Н. Голицын, министр внутренних дел О.П. Козодавлев, председатель Комитета для строений и гидравлических работ генерал-лейтенант Бетанкур, генерал-губернатор Санкт-Петербурга М.А. Милорадович, сенатор А.А. Столыпин, а также архитекторы А.П. Брюллов, Р.К. Вейгельт, В.А. Глинка, Н.Е. Ефимов, Д.В. Шебуев, А.И. Штакеншнейдер, К.А. Молдавский и др.

В последующие годы состав Комиссии неоднократно менялся, включая и председателя. Однако все, входящие в неё, всегда были выдающимися государственными деятелями России, чиновниками первого ранга: министрами, членами Правительствующего Сената или Государственного совета, крупными инженерами или царскими сановниками. Император и члены его семьи присутствовали на всех наиболее важных этапах строительства.

Работы по перестройке Исаакиевского собора продолжались круглый год, даже зимой. С 1 января по 16 марта 1819 года только на забивке свай было занято 4245 человек. Для обеспечения бесперебойной работы Бетанкур приказал Монферрану устроить строительную площадку на обширной территории — от стен Адмиралтейства до Синего моста. На ней разместились подсобные временные строения: деревянные сараи, складские помещения, производственные мастерские, дома для рабочего люда…

В первую очередь Бетанкур и Монферран занялись фундаментом собора. Учитывая местные условия, они решили, что для постройки на болотистой почве такого сооружения, как Исаакиевский собор, необходим фундамент в виде сплошной плиты, равномерно распределяющий вес опорных столбов, стен и портиков на грунт. Применение другого фундамента, например с опорными поверхностями (такие были очень популярны при строительстве храмов в России), могло привести к неравномерной осадке отдельных частей здания и, как следствие, к его разрушению.

Когда под фундамент выкопали глубокий котлован, в нём начала скапливаться вода — её постоянно приходилось откачивать: она мешала вбивать чугунными бабами в почву пропитанные смолой сосновые сваи длиной более шести метров и диаметром около четверти метра. Сваи забивали на одинаковом расстоянии, равном их диаметру, пока они не переставали входить в почву. При этом земля между сваями уплотнялась так, что приобретала твёрдость камня. Затем только что вбитая свая обрезалась под один уровень со старыми. Промежутки между сваями плотно утрамбовывали древесным углём и замазывали известковым раствором, на него накладывали тщательно подогнанные друг к другу крупные строительные камни — буты. При такой конструкции основания собора старые и новые его части прочно связывались между собой.

Закладка фундамента такого колоссального сооружения заняла пять лет. На возведение только одного основания потребовалось более двухсот квалифицированных каменотёсов. И это при том, что работы велись «ежедневно, не исключая и праздничных дней, кроме воскресных». Бетанкур помог Монферрану разработать проект для транспортировки монолитов. А «катить гранитные колонны от пристани до места строения Исаакиевского собора» поручили любимцу Бетанкура — уже не каменотёсу, а подрядчику Самсону Суханову (в подчинении у него было более двухсот человек).

На строительстве Исаакиевского собора постоянно проходили практику воспитанники Института Корпуса инженеров путей сообщения. «Сии занятия имели двоякую цель: во-первых, исследовать системы сооружений, употребление материалов и средств, принимаемые для доставления работам надлежащей прочности; во-вторых, познакомиться с приёмами, употребляемыми при производстве различного рода работ, например при поднятии значительных тяжестей, при составлении растворов и пр.».

В 1820 году Монферран опубликовал гравированные чертежи строящегося Исаакиевского собора. Это послужило поводом для широкого обсуждения его проекта. Антон Модюи, страшно завидовавший успехам молодого соотечественника, обрушился на проект Исаакиевского собора с уничтожающей критикой. Он утверждал, что Монферран — слабый архитектор и абсолютно не сведущий в механике и строительном деле. Он не сможет связать старые и новые кладки здания на одном фундаменте, а увеличенный в размерах купол на барабане обязательно обрушится при такой опоре на разновременные столбы. Если бы на защиту Монферрана не встал генерал-лейтенант Бетанкур, то «незадачливого» архитектора точно бы отстранили от проекта.

Бетанкур верил в талант Монферрана, а в глубине души считал, что строительство Исаакиевского собора — это его собственное детище и он воплощает его в жизнь руками молодого талантливого архитектора, отобранного из дюжины не менее одарённых. Как гениальный скульптор видит в десятках мраморных глыб только одну — подходящую, так и Бетанкур безошибочно угадал талант архитектора, способного воплотить его замысел. По этому поводу Вигель писал: «Великим мастером будет он, Бетанкур, а он (Монферран. — Д.К.) по возможности будет стараться облекать в формы гениальные его идеи».

И всё-таки борьба с Модюи на несколько лет приостановила возведение Исаакиевского собора, хотя заготовка материалов для строительства продолжалась. Монферрану пришлось частично согласиться с доводами Модюи и признать, что конструкция купола на барабане, опирающегося на разновременные опорные столбы, имеет ряд конструктивных промахов. Модюи настроил почти всех архитекторов против «выскочки» Монферрана. Только Карло Росси не примкнул к большинству. Он продолжал поддерживать с Монферраном дружеские отношения, иногда прямо вставая на его защиту.