В рабочие обязанности Валлен-Деламота входила не только теория (преподавание в старших классах Академии), но и практика: ему было предложено усовершенствовать и довести до завершения архитектурный проект самой Академии художеств. В силу ряда обстоятельств приступить к работе ему удалось лишь после восшествия на престол Екатерины II в 1762 году.
Строительство началось в 1763 году и завершилось в 1788 году. Помимо очевидных элементов классицизма (вход строго по центру, «большой ордер», ризалиты, окна больших размеров, строгая симметрия) «проглядывали» и элементы барокко: купол сложной формы, пластичные контуры центральной части фасада. При первом знакомстве с Академией художеств сложно поверить, что монументальное прямоугольное здание скрывает внутри круглый двор диаметром 55 метров. Это символическая отсылка к Мекке классицизма – шедеврам античного Рима. В двор такого размера можно виртуально вписать древнеримский Пантеон, а по замыслу императрицы круглая форма должна была ассоциироваться с собором Святого Петра как совершенным образцом искусства и эталоном для учащихся Академии. Известно, что первоначальный проект Жана-Батиста-Мишеля имел еще более явные отсылки к античному Риму, так как содержал колоннаду гигантского ордера вместо пилястр.
В начальные годы своей деятельности Академия художеств в силу своего преподавательского состава ориентировалась в первую очередь на изобразительное искусство и архитектуру Франции эпохи Просвещения. Единая традиция преподавания способствовала восприятию принципов искусства и культуры Франции воспитанниками Академии, которые позднее заложили основы русского классицизма.
В педагогический штат Академии художеств, помимо Валлен-Деламота, входили живописцы Луи-Жозеф Ле Лоррен, Жан-Мишель Моро. Французский преподаватель Николя-Франсуа Жилле за двадцать лет работы в Академии художеств с 1758 по 1778 год, по сути, воспитал всех основных скульпторов русского классицизма (Ф. И. Шубин, М. И. Козловский, Ф. Г. Гордеев и другие). Собственные скульптурные работы Жилле представлены в Лувре, в России его работы представлены бюстами знатных людей страны, от Петра I до графа Шувалова.
Что касается выпускников Валлен-Деламота: к их числу относятся такие выдающиеся архитекторы русского классицизма, как Василий Иванович Баженов (дом Пашкова, Царицынский парково-дворцовый ансамбль), Илья Васильевич и Петр Васильевич Нееловы (постройки в Царском Селе), Иван Егорович Старов (Таврический дворец, Софийская церковь).
Помимо собственно архитектуры, из Академии художеств (напомним: унаследовавшей систему преподавания парижской Академии искусств и имевшей преимущественно французский преподавательский состав) в разное время вышли великие русские живописцы Д. Г. Левицкий, Б. М. Кустодиев, А. Н. Бенуа, И. Е. Репин, И. К. Айвазовский.
Одним из важнейших проектов Валлен-Деламота стал петербуржский Гостиный двор. Предыдущие здания подобного назначения в Санкт-Петербурге были деревянными и простояли недолго, пав жертвами частых пожаров в Северной столице. Строительство каменных торговых рядов было весьма дорогостоящим и являлось причиной споров между купцами и представителями власти на тему, кто должен за него платить. Из-за этого был отклонен проект архитектора Ринальди.
Валлен-Деламот приступил к работе в 1761 году. Взяв за основу уже существовавший проект Растрелли в стиле барокко, французский архитектор переделал его в духе раннего классицизма. Строительство Гостиного двора заняло долгих двадцать четыре года, и Валлен-Деламот, уехавший на родину в 1776 году, не застал его окончания – как и Академии художеств… Крупнейшее торговое здание в России на момент постройки, Гостиный двор имеет площадь более 53 000 квадратных метров, а его периметр – 1 километр. Двухъярусные аркады формируют внутренний двор здания в форме неправильного прямоугольника.
При прогулке по Невскому проспекту обращает на себя внимание дом 32–34, необычно углубленный в пространство зданий относительно проезжей части. Это одна из старейших католических церквей в России, базилика Святой Екатерины Александрийской. Архитектурный проект с оригинальными для России двумя симметричными башнями и заглубленным порталом создан Валлен-Деламотом в 1763 году, а строительство было также завершено после его отъезда из страны, в 1783 году, итальянцем Антонио Ринальди. Этот католический храм играл важную роль в жизни другого важного для России французского архитектора Огюста Монферрана. В нем он посещал службы, венчался с женой и крестил сына. Здесь же прошло отпевание Монферрана в 1858 году.