Первоначально оба зала использовались для спортивных занятий воспитанников кадетского корпуса. Игра в мяч была популярна среди них, так как считалось, что она хорошо развивает кисти рук, что было очень полезно для навыков фехтования.
В 1848 г. администрация корпуса начала ходатайствовать об ассигнованиях на ремонт Jeu de paume, который к этому времени находился «в весьма ветхом состоянии».
Предлагалось два варианта строительных работ. Согласно первому – «оставить это строение в настоящем употреблении, – исправить все сгнившие в нем части». Второй вариант предполагал перепрофилирование здания и создание в спортзалах комнаты «с полным устройством для помещения в этом здании, кроме корпусной конюшни, нижних чинов корпуса». Десять лет ушло на «освидетельствование означенного здания», и проект отказа от его первоначальной функции не прошел, поскольку в мае 1859 г. из Главного штаба по военно-учебным заведениям администрации кадетского корпуса разъяснили, что «Его Императорское Высочество, Государь Наследник Цесаревич, изволит ныне посещать весьма часто залу в здании… под названием Jeu de paume, в которой играют в мячи».
Речь шла о наследнике престола, старшем сыне императора Александра II – великом князе Николае Александровиче.
В 1867 г. здание Jeu de paume было передано Санкт-Петербургскому университету. Проекты переустройств в здании и «присмотр» за ремонтными работами разрабатывал и осуществлял архитектор Университета академик Иван Иванович Горностаев. В верхних этажах Jeu de paume предполагалось устроить университетскую библиотеку.
Сохранились чертежи по приспособлению верхнего зала под библиотеку. Совет Университета неоднократно обращался в Министерство народного просвещения об ассигновании 50 тысяч рублей, «чтобы это здание могло служить для помещения в нем Библиотеки и физического кабинета». Физический кабинет было намечено разместить в первом этаже здания.
На время проведения ремонтных работ в здании (1870-1873 гг.) нижний зал с цилиндрическим сводом был сдан в аренду Врачебно-гимнастическому обществу, которое отремонтировало и оборудовало его под гимнастический спортзал, затратив при этом «весьма значительный капитал на отделку сказаного помещения». В нем проходили занятия двухгодичных «гимнастических курсов для приготовления учителей гимнастики», организованных «ввиду крайней потребности в России в учителях гимнастики, которая до сего времени находилась в руках людей, совершенно не приготовленных для преподавания ее». На этих курсах занимались в основном студенты Императорского историко-филологического института, разместившегося в соседнем здании, ныне именуемом Дворцом Петра II.
В этом первом действующем спортивном зале Университета были подготовлены два выпуска первых в России «учителей гимнастики».
В 1874 г. над крышей южного крыла здания для Физического кабинета была возведена цилиндрическая кирпичная башня, над которой разместили поворачивающийся деревянный «павильон для спектральных наблюдений и других оптических работ».
Университетская библиотека, однако, не торопилась занимать помещения Jeu de paume, так как сомневалась в прочности перекрытий и достаточности пространства «для размещения всей университетской библиотеки, не только в теперешнем ее составе, но и в будущем». В итоге к началу 1877 г. было определено, что «так как здание Jeu de paume оказалось по непрочности неудобным для помещений библиотеки, то кабинеты зоологический и другие перевести предположительно в верхний этаж названного здания». Аварийное состояние пола «большой залы» было использовано руководством Физического кабинета как аргумент для обоснования необходимости постройки нового здания для кабинетов: физики и физической географии.
В 1891 г. верхний спортивный зал Jeu de paume был приспособлен под университетский «тюремный кабинет». Так иногда именовали уникальный Музей уголовного права юридического факультета, созданный ученым-юристом, профессором Иваном Яковлевичем Фойницким на базе выставки к Международному пенитенциарному конгрессу, прошедшему в Петербурге в 1890 г. В музее демонстрировались модели и планы тюремных зданий, образцы конвойного транспорта, одежды и обуви заключенных, продукции, ими производимой, и многое другое, связанное с пенитенциарной системой.