Under den andre fasen av utvidelsen, ca. 1678–1715, ble ytterligere to store fløyer nord og sør for de første fløyene, som flankerte den kongelige plass (), bygget til av arkitekt Jules Hardouin-Mansart. Han erstattet Le Bruns store terrasse, som vendte ut mot vesthagen, med det som ble det mest berømte rommet i palasset, Speilsalen (). Mansart bygde også Petites og Grandes Écuries (staller) tvers over på østsiden av slottet, og i 1687 Grand Trianon, som erstattet av le Vau fra 1668 i den nordlige delen av palassets park. Arbeidet var i 1682 tilstrekkelig langt kommet til at Ludvig XIV kunne erklære Versailles som sin hovedresidens og som sete for Frankrikes regjering, og med plass nok i palasset til å huse bortimot alle sine hoff-folk. Etter at hans dronning Maria Theresia av Spania døde i 1683, fikk Ludvig XIV igangsatt en utvidelse og ominnredning av de kongelige leiligheter i den eldste delen av palasset, «jakthytten» som hans far hadde bygget. Det kongelige kapell i Versailles, lokalisert i søndre enden av nordfløyen, ble påbegynt av Mansart i 1688, og etter hans død i 1708 ble det fullført av hans assistent Robert de Cotte i 1710.