La donation par Louis XVI du château de Saint-Germain à son frère le comte d'Artois en 1777, accompagnée d'une somme de 600 000 livres pour l'entretien, entraîne Bélanger, architecte du frère du Roi, dans une nouvelle aventure après la construction en un temps record du pavillon de Bagatelle.
Le comte d'Artois aspire au grandiose et charge Bélanger de tout raser pour édifier une somptueuse demeure au goût du jour dans le style néoclassique. Bélanger exécute différents plans en 1777. Un premier projet esquissé est conservé au musée municipal de Saint-Germain (voir Jean Stern, A l'ombre de Sophie Arnould, François-Joseph Bélanger, Paris, 1930, repr. entre les pages 88 et 89). Il présente un corps principal en rotonde avec un alignement de 18 arcades à colonnes doriques. Un plan conservé aux Archives Nationales montre que la rotonde primitivement envisagée est supprimée et remplacée par un portique formé de 8 arcades (ibid., p.89). Il pourrait correspondre à l'élévation présentée sur notre projet.
De 1777 à 1782, des travaux sont entrepris pour consolider les terrasses, tandis que la démolition du Château Vieux est entamée. En 1782, les travaux sont interrompus faute de moyens, mais en 1784 le comte d'Artois reçoit une avance de 4 millions et le projet de construction est relancé. Un projet très différent daté de 1784 est conservé au musée municipal de Saint-Germain (ibid., repr. entre les pages 92 et 93). La façade côté Seine présente un long bâtiment composé d'un étage et d'un attique, auquel sont reliés les deux pavillons des ailes. La colonnade a disparu et les deux premières terrasses sont seules conservées.
Les événements historiques n'ont pas permis la construction de ce projet. On peut regretter la destruction du Château Vieux, mais l'état déplorable semblait justifier le désir du comte d'Artois d'une nouvelle réalisation splendide.