Конкурс 1809 года показал, что все зодчие в разработке проекта исходили из задачи создать новое здание, фактически не учитывая требований Александра I сохранить существующее здание хотя бы частично. Это привело к тому, что ни один проект не приняли к исполнению.

Разрабатывая свой вариант, Монферран должен был использовать ринальдиевский квадрат плана, продиктовавший ширину собора и шаг столбов в нем. Архитектор обстроил план Ринальди, прибавив к нему с запада два конструктивных пролета, с севера и юга – два развитых портика. Таким образом, план собора превратился в равноконечный крест. В получившейся структуре плана центральная глава встала на два старых пилона и на два вновь запроектированных, причем ввиду внецентренного приложения нагрузки от барабана старые пилоны пришлось развить прикладкой новых масс. Над этим планом Монферран поднял своды, не продумав серьезно вопрос о равновесии масс и их конструктивной согласованности.

Логично допустить, что необходимость сохранить часть существующего плана потребовала бы от Монферрана попытки хотя бы в массах воспроизвести задуманное Ринальди. Однако Монферран с самого начала отказался от такой возможности, не желая связывать себя готовым замыслом. Русские мастера архитектуры также понимали это и потому без особого энтузиазма участвовали в конкурсе.

Увеличение диаметра вновь спроектированных подпружных арок привело к появлению технически неграмотного проекта, хотя не вполне ясны причины его появления. Неопытность автора или известный авантюризм проявились здесь – вопрос спорный. Будучи отличным рисовальщиком, Монферран сумел техническую ошибку замаскировать безупречной графикой, нарисовав план, фасад и поперечный разрез собора. То, что было нарисовано Монферраном, создавало лишь впечатление о проекте, хотя было отмечено новизной и смелостью. Александр I без всяких колебаний утвердил проект. Это произошло 20 февраля 1818 года. Монферран, уверенный в своем проекте и поддержанный расположением императора, не обращал внимания на критические замечания.

Поскольку предполагалось, что будущий собор будет центром православия, царское правительство придавало строительству огромное значение. Была назначена комиссия по перестройке Исаакиевского собора, в которую входили крупные государственные деятели и специалисты.

Монферран приступил к созданию рабочих чертежей и модели собора потому, что считал проект окончательным. В первый год строительства велась разборка полукруглых апсид собора, рытье котлованов под фундаменты для новых частей здания и забивка свай. Работы начались весьма интенсивно, это позволяло предположить, что стройка пойдет довольно быстро. Так считал и сам Монферран. Запрашивая на первый год строительства сумму 506300 рублей, он отмечал, что наличие указанной суммы даст возможность завершить возведение фундаментов нового здания до высоты гранитной базы.

В ходе начавшегося строительства Монферрану приходилось вести дальнейшую разработку проекта и одновременно отвечать на множество практических повседневно возникающих вопросов.

Монферран постоянно добивался независимого положения на стройке. Впоследствии именно эти требования Монферрана не всегда выполнялись, что приводило к серьезным осложнениям и конфликтам между ним и руководством комиссии. Первый конфликт возник в 1819 году, когда Монферран потребовал, чтобы на строительной площадке не находилась квартира приемщика материалов Михайлова, так как на стройке не должно быть людей, не подчиненных непосредственно ему, и добился того, что Михайлова удалили со стройки.

Таким образом, получив большую самостоятельность, Монферран стал единственным хозяином стройки. Однако в ноябре 1819 года его обвинили в злоупотреблениях. Упреки эти были бездоказательны, но после обвинений Борушникевича Монферрана все же отстранили от всех хозяйственных дел.

Но гораздо серьезнее оказались обвинения архитектора Модюи, указавшие на ошибки Монферрана в проекте. Было проведено расследование.

В конце января 1822 года комитет подал докладную записку министру духовных дел князю Голицыну для Александра I, в которой перечислил главные недостатки проекта Монферрана и заключил, что перестройка Исаакиевского собора по существующим чертежам архитектора Монферрана невозможна и необходима переработка проекта. Выводы, сделанные комитетом, были для Монферрана неблагоприятными, но он понимал что фундаменты уже заложены, идет заготовка гранитных колонн и будет трудно отвергнуть проект, на осуществление которого уже истрачено около 5 миллионов рублей.

Понимал это и Александр I, который не предполагал полностью отказаться от проекта Монферрана, а допускал только его исправления. Одновременно с указанием об исправлении проекта император потребовал от комитета остановить строительство, несмотря на просьбы Монферрана дать ему возможность закончить устройство фундаментов северного портика.

В итоге прошел конкурс по исправлению русскими архитекторами проекта Монферрана. Подводя итоги проведенного конкурса, комитет не принял никакого определенного решения. В работе комитета наступил перерыв, длившийся почти три года. Только в феврале 1824 года появился указ, предполагавший продолжение проектирования. Фактически это было началом второго тура конкурса.

При новом условии проектирования и Монферран выразил желание участвовать в конкурсе на «исправление» собственного проекта. Основываясь на разрешении снести старые пилоны, он представил один из своих прежних вариантов, который предусматривал именно разбор старых пилонов. Но затем, когда 11 февраля 1825 года Александр I, рассмотрев представленные комитетом проекты, отметил проект Михайлова-второго, Монферран понял, что ему необходимо срочно переработать свой вариант. Он представил новый, более совершенный замысел, в котором учел некоторые идеи Михайлова-второго и Стасова и предложил собственные удачно найденные решения ряда принципиальных вопросов.

Самый сложный и спорный вопрос прежнего проекта – опора барабана купола на четыре пилона – был разрешен сносом двух старых пилонов и возведением на их месте новых, что позволило надежно установить барабан на четыре опоры. Внешний облик собора в этом новом варианте Монферрана изменился в сторону большей компактности и завершенности его композиции. Большой купол занял доминирующее положение, а малые, приближенные к центру, превратились в легкие павильоны, резче подчеркнувшие значение большого купола.

В апреле проект Монферрана получил высочайшее одобрение. Борьба архитектора за право оставаться автором крупнейшего в столице сооружения была, по сути, отстаиванием своих творческих принципов, основанных на тенденциях новейшей европейской архитектуры первой половины XIX века, поэтому она объективно содействовала развитию русской архитектурной мысли.

После того как проект был утвержден, положение Монферрана стало более устойчивым, чем в начале строительства. На всех чертежах он именовался теперь главным архитектором и рядом с подписью ставил свою личную печать.

Первая колонна была поставлена на северном портике 20 марта 1828 года. Установка колонн Исаакиевского собора была для 19-го столетия чудом строительной техники. Современников удивляли неизвестные ранее способы подъема колонн, поражали быстрота и слаженность в работе. Время установки каждой колонны не превышало 40–45 минут. К осени 1830 года все четыре колонных портика стояли на местах, укрытые временной кровлей. В течение 1836—1838 годов были полностью закончены антаблементы вокруг всего здания и большая часть аттика.

Прежде чем начать возведение купола Исаакиевского собора, Монферран изучил купола знаменитых соборов. Он использовал идею устройства купола лондонского собора Св. Павла. Монферран, анализируя статическую работу конструкции этого купола и меры, принятые Реном для погашения распора, писал: «Что касается нас, мы решили построить купол Св. Исаакия таким же прочным, как лондонский, но сделать его более легким. Мы добились этого, применив комбинацию чугуна, кованого железа и пустотелых керамических цилиндров – гончаров».