По второму проекту центральная башня оставалась, но значительно увеличивалась в объеме. Пропорционально увеличивалась и въездная арка ворот. Восточное крыло отводилось под Адмиралтейский департамент с библиотекой и музеем, а западное крыло — под Адмиралтейств-коллегию. С двух сторон от центральной башни главный фасад украшали ризалиты. Со стороны Невы корпуса административных зданий и корабельных сараев объединялись арками, оформленными в виде павильонов. По центру боковых фасадов предусматривалось устройство портиков с арками, похожими на арки в павильонах со стороны Невы.
Захаров предусматривал разбить проведение работ на несколько этапов: строительство восточного крыла напротив Зимнего дворца, затем западного крыла, а потом главного фасада и башни. Новый проект оказался существенно дороже первого, да и времени на его реализацию требовалось гораздо больше. Но при этом здание приобретало выразительность, архитектурное единство и законченность. Этот проект утвердили 23 мая 1806 г., в том же году начались работы, продолжавшиеся 17 лет.
К 1808 г. восточное, ближнее к Зимнему дворцу, крыло Адмиралтейства было уже почти готово. Однако неожиданно от Александра I поступило распоряжение разобрать часть здания, которая, подходя к самому урезу воды, закрывала вид из окна кабинета императора на нижнее течение реки. Крыло сделали на 18 м короче, но это потребовало внесения изменений в ранее рассчитанные пропорции Адмиралтейства. От арок Захаров отказался, оставив посредине боковых фасадов только портики с уменьшенным количеством колонн. Правда, позднее благодаря такому сокращению, стало возможным проложить по берегу Невы вдоль Адмиралтейства улицу и устроить гранитную набережную.
В том же 1808 г. приступили к ломке старого здания главного корпуса Адмиралтейства. Для временного размещения Адмиралтейств-коллегии арендовали за 15 тыс. руб. дворец графа И. Г. Чернышева, стоявший на месте нынешнего Мариинского дворца на Исаакиевской площади. При подготовке к реконструкции центральной башни разобрали иконостас находившегося в ней храма Святых Захарии и Елизаветы. Его, как мы уже знаем, передали в строящуюся в Колпине церковь на кладбище Ижор-ского завода. На время строительства также разобрали эллинги во внутреннем дворе, и строительство судов прекратили.
Летом 1810 г. в основном завершили отделку помещений восточного крыла и приступили к их росписи. Сначала предусматривалось расписать 21 помещение, но из экономии средств ограничились только четырьмя. 25 августа сюда въехали службы Адмиралтейств-коллегии, и в ноябре приступили к строительству западного крыла.
1811 г. — последний, когда работы велись еще под руководством Захарова. В этот год завершалось сооружение парадной лестницы и отделка библиотеки и конференц-зала в восточном крыле, а западное крыло возвели до середины второго этажа. Под выходящий к Неве павильон начали бить сваи. В завершенном виде умерший в этом году архитектор здание Адмиралтейства так и не увидел. Далее работу продолжили его помощники — архитекторы А. Г. Бежанов (в 1811–1813 гг.), Д. М. Калашников (в 1813–1816 гг.) и И. М. Гомзин (с 1816 г.).
Все они были довольно известными в свое время мастерами. И. М. Гомзин родился в 1784 г., в семье новгородского священника. В 1807 г. окончил петербургскую Академию художеств с большой золотой медалью. После этого поступил на службу при Адмиралтействе архитектором. К 1811 г. он уже успел получить звание академика Академии художеств, а в 1814 г. получил должность адъюнкт-профессора. В Петербурге на Большой Конюшенной улице сохранился дом № 7, принадлежавший купцам Жадимировским. Этот первоначально 2-этажный дом в 1823 г. надстроил Гомзин, и он стал 3-этажным, а в Кронштадте сохранилось построенное по его проекту здание Морского артиллерийского арсенала. В 1831 г. архитектор умер.
Д. М. Калашников родился в 1780 г. и в 1804 г. также закончил Академию художеств. Оставленный при Академии, он был назначен в помощники к А. Д. Захарову. Затем он несколько лет пробыл в качестве пенсионера Академии в Италии, где в 1811 г. получил звание академика Сентлукской академии. После возвращения в Россию в 1812 г. его направили архитектором на строительство здания Адмиралтейства, а спустя год он получил звание академика Академии художеств. Судьба Калашникова после 1816 г. неизвестна.
Архитектор А. Г. Бежанов, родившийся в 1777 г., являлся учеником самого А. Д. Захарова. Им построен дом № 1 на нынешней набережной Лейтенанта Шмидта, известный как «Дом академиков». Бежанов являлся членом Строительного комитета при Министерстве внутренних дел, а также входил в возглавляемый президентом Академии А. Н. Олениным «Комитет для рассмотрения замечаний архитектора Модюи на строительные работы Исаакиевского собора».