Retornando à Paris, ele foi logo em seguida nomeado como inspetor de obras públicas para a cidade de Paris, sob a responsabilidade do arquiteto Pierre-Louis Moreau-Desproux, cujo tempo na Academia Francesa em Roma tinha lhe adquirido o novo estilo. Além disso, ele auxiliou na construção de um Hôtel particulier, o Hôtel Saint-Florentin de Ange-Jacques Gabriel, na rua Saint Florentin, onde Chalgrin foi capaz de projetar o portal neoclássico da Cour d'Honneur.
Em 1764,[1] ele apresentou seu descompromissado plano neoclássico para a igreja de Saint Philippe-du-Role (1774 - 1784); sua colossal coluna de ordem jônica em corredores abobadados, que separava a nave abobadada da parte inferior, foram realizadas em torno da abside sem interrupções. Nessa igreja, que foi construída entre 1772-1784, ele revive o plano da basílica que não havia sido característica da arquitetura eclesiástica francesa desde o século XVI.
Em 1775, ele foi apontado como Primeiro Arquiteto do comte de Provence, irmão de Luís XVI; ele projetou o pavilhão do Condessa de Provence em Versalhes. Em 1779 ele foi apontado como principal projetista de outro irmão do rei, o Comte d'Artois.
Em 1777 Chalgrin remodelou parcialmente o interior da Igreja de São Sulpício, que possuía uma fachada completamente neoclássica projetada pelo seu mestre Servadoni, mais de 40 anos antes. Ele também projetou a caixa para o grande órgão.
O Arco do Triunfo foi comissionado por Napoleão para comemorar os vitoriosos exércitos do Império. O projeto estava em andamento quando Chalgrin morreu, e foi finalizado por Jean-Nicolas Huyot.
Chalgrin casou-se com Émilie, filha do pintor Claude Joseph Vernet, com quem teve um filho.
Principais Trabalhos
1767-1769: Hôtel Saint-Florentin (chamado posteriormente de Hôtel de Langeac, que serviu de domicílio para Thomas Jefferson e 1785-1789 como Hôtel Talleyrand-Périgord), para o Conde de Saint-Florentin (demolido em 1842)[2]
1767-1770: Hôtel de Mademoiselle de Luzy (Paris, rue Férou)