Il y érigea aussi la première Orangerie et la Ménagerie dans le parc. Il entama la réalisation de fameux escalier des Ambassadeurs et les décors des appartements royaux. Tous furent achevés par François d’Orbay principal collaborateur et bref successeur de Le Vau, avant l’arrivée d’Hardouin-Mansart en 1675.
Grand créateur du classicisme français, Le Vau sut marier ce style de manière impressionnante avec le baroque conférant à l’ensemble de son œuvre un style distingué par la simplicité des constructions et l'élégance des décorations. Ainsi posa-t-il posa le cadre architectural du règne personnel de Louis XIV.
Il travailla sur le gigantesque chantier de Versailles jusqu’à sa mort intervenue à Paris en son hôtel de Longueville rue des Poulies.
Louis Le Vau fut inhumé en l'église Saint-Germain-l'Auxerrois où toute trace de sa tombe a disparu. Ses ossements reposent peut-être dans l'ossuaire de l'église situé dans les combles.