Mais l’activité d’Ange-Jacques est assurément plus illustre que celle de ses aînés. Elle incarna à elle seule le règne de Louis XV.
En 1742, jouissant de toute la confiance du roi, il fut nommé Premier Architecte du Roi et directeur de l'Académie royale d'architecture. A ce double titre, il exerça un pouvoir sur tous les artistes employés à l’édification et à l’ornement des bâtiments royaux.
Il intervint pour la première fois à Trianon en 1749 : son Pavillon français entendait symboliser la nouvelle esthétique classique.
À partir des années 1760 et dans les années 1770, Gabriel inventa un décor plus sobre, inspiré de l'antique. En 1761, Louis XV lui avait commandé un pavillon plus vaste pour Madame de Pompadour : le Petit Trianon achevé en 1768. Il conçut également l’Opéra royal,une de ses oeuvres majeures, inauguré en 1770 à l’occasion du mariage du futur Louis XVI avec Marie-Antoinette. En 1771, il entama la reconstruction, maintes fois reportée, du château côté cour mais qui resta inachevée à la mort de Louis XV.