باباخان که بعدها با نام فتحعلی‌شاه «پس از مرگ آقامحمدخان در سال ۱۲۱۲ق، به سلطنت می‌رسد و با این‌که پس از خبر کشته شدن عمویش، جلوس مختصری در شیراز انجام می‌دهد، لیکن در عید فطر همان سال در دارالخلافهٔ تهران تاجگذاری می‌نماید». او در ایوان دارالاماره، جلوس سلطنت می‌نماید. بیشترین کارهای عمرانی او منحصر به ۱۰ سال نخست سلطنتش است، زیرا بعد از آن، به سبب دو دوره، جنگ با دولت روسیه و تحمیل عهدنامهٔ گلستان(۱۲۲۸ق) و عهدنامهٔ ترکمانچای(۱۲۴۳ق)، علاوه بر جدایی سرزمین‌های حاصلخیز شمال، پرداخت غرامتی سنگین نیز بر دولت تحمیل می‌گردد. فتحعلی‌شاه، ارگ سلطنتی را از دو سمت، یعنی شمال و شرق، گسترش می‌دهد. «عمارت خورشید در پشتِ دارالاماره و به سال ۱۲۱۶ ق ساخته می‌شود که پشتش به شمال، و رویش به جنوب و برای جلوس زمستانی مناسب بوده‌است. در شمال عمارت خورشید سروستان ساخته می‌شود. عمارت سروستان میان سروهای بلندی قرار داشت که به زیبایی در کنار هم قرار گرفته بودند. ارگ سلطنتی از سمت شرق نیز توسعه می‌یابد و فتحعلی‌شاه در سال ۱۲۱۶ ق، بنایی دورو، به نام تالار گلستان را در شرق و امتداد عمارت سلطنتی کریم‌خانی احداث می‌نماید. عمارت عشرت‌آیین به گونه‌ای ساخته شده بود که در عرف مهندسی به آن «طَنبی»طنبی یا تنبی اتاق بزرگ و دراز یا تالاری کشیده که در وسط ساختمان قرار دارد، دیوار آن پنجره ندارد و اطراف آن را فضاها فرا می‌گیرد. می‌گویند. «این بنا در جنبِ عمارتِ خورشید و در شرق آن ساخته می‌شود». «تاریخ احداث این بنا، مقارن سال ۱۲۱۹ق است». عمارت بهشت‌آیین در یکی از حرمسراهای فتحعلی‌شاه ساخته می‌شود که محل جلوس خاص فتحعلی‌شاه بود و منزل تاج‌الدوله (طاووس خانم)، محسوب می‌شد. تاج‌الدوله به نوعی ملکهٔ ایران بوده، بنابراین انتخاب منزل او برای ملکهٔ بعدی، یعنی ملک‌جهان خانم (بعدها مهدعلیا)، دور از انتظار نیست. بهشت‌آیین تا زمان مرگ مهدعلیا (۱۲۸۹ق) در اختیار او بوده و بعد از آن، تا تخریب اندرونی برای ساختِ فرح‌آباد در سال ۱۲۹۹ ق، در اختیار شکوه‌السلطنه (مادر مظفرالدین شاه) قرار می‌گیرد. در سمتِ غرب عمارات مهدعلیا خزانه به چشم می‌خورد که محلی برای نگهداری گنجینه فتحعلی‌شاه محسوب می‌شد. تغییرات شاخص در دیوانخانه نصب دو نقاشی فتحعلی‌شاه اثر مهرعلی و دو آینه بزرگ اهدایی از الکساندر یکم و ساخت تختی از مرمر است که به سبب آن نام ایوان و دیوانخانه تخت مرمر برای آن مصطلح می‌گردد. «در سال ۱۲۳۵ ق، الکساندر یکم، حوضی بلوری را به فتحعلی‌شاه تقدیم می‌کند، که در یکی از بناهای سلطنتی نصب می‌شود». این عمارت می‌تواند بخشِ بیرونی عمارت بهشت‌آیین باشد، که محل جلوس خاصهٔ فتحعلی‌شاه بوده و بعداً نام عمارت بلور، بر آن نهاده می‌شود؛ یعنی عمارت بهشت‌آیین، به دو بخش تقسیم می‌شود که بخش اندرونی آن به عنوان منزل تاج‌الدوله و بخش بیرونی آن عمارت بلور نام می‌گیرد. در بیان وقایع سال ۱۲۲۷ ق، فتحعلی‌شاه برای ساخت بنایی در سلیمانیه کرج، دستوراتی می‌دهد که آن بنا، می‌بایست در کمتر از یک سال و به مانند صَرح مُمَرّد سلیمانی ساخته شود.با توجه به تصویر قدیمی عمارت سلیمانیه کرج که بنایی بلند و مرتفع است، متوجه شباهت آن با برجی مرتفع، در ارگ سلطنتی می‌شویم که برج آقامحمدخانی نامیده می‌شد ولی در هیچ منبعی، از ساختِ آن در دوره آقامحمدخان، سخنی به میان نیامده بود. با این تفاسیر، احداث این برج در دوره فتحعلی‌شاه اتفاق افتاده و برج فتحعلی‌شاهی (صَرح مُمَرّد) است که در قسمت جنوب غربی ارگ و مشرف به میدان ساخته شده بود. این برج بعدها نامِ برج میدان و جهان‌نما و دارالنظاره را نیز به خود می‌گیرد. دروازه شمالی ارگ سلطنتی (اسدالدوله) که به عنوان مفرّی برای نجات از حمله دشمنان در زمان افغان‌ها ایجاد و در زمان کریم‌خان مسدود شده بود، در این دوره با شکلی جدید و به صورت دروازه‌ای بزرگ، بازگشایی می‌گردد. بعد از ساخت بنای دورویِ تالار گلستان در شرق و در امتداد عمارت سلطنتی کریم‌خانی، منزل باباشیخ (یکی از بناهای دورهی تیموری) که در دوره صفویه (قصرِ شاه سلیمان یکم) و زندیه به عنوان دیوانخانه مورد استفاده قرار گرفته بود، در جنوب تالار گلستان دوباره معنا پیدا می‌کند و فتحعلی‌شاه با تغییراتی در آن، تالاری را بنا می‌نهد که بعدها نام تالار الماس را به خود می‌گیرد سال احداث عمارت بلور و بازپیرایی تالارِ الماس همزمان با یکدیگر (۱۲۲۴ ق) است. از دیگر بناهای ارگ سلطنتی در محدوده حرمسرا، حیاط و عمارتِ چشمه است که یکی از بهترین بناها و محل نشیمن فتحعلی‌شاه بود. عمارتِ چشمه دارای بالاخانه‌ای بود که به شاهزاده محمدعلی دولتشاه (۱۲۳۷–۱۲۰۳ق) اختصاص داشت. بر اساس (۱۲۷۵ق)، عمارتِ چشمه و حیاطش در راستای عمارتِ عشرت آئین و در شمال آن واقع بودند و در نقشه کرشیش با نام تالارِ خانِ مغفور دیده می‌شود. در دوره فتحعلی‌شاه کلاه فرنگیِ چهلستونِ چوبی در قسمتِ جنوبیِ باغِ جنبِ دیوانخانه احداث می‌شود که به گفته اعتمادالسلطنه، تخت بلور اهدایی الکساندر یکم(۱۲۴۱ ق) در آن قرار می‌گیرد.