L'annexe côté jardin, située à l'est du château. (Restitution de PHIDIAS 3D, 2014) 
Plan de l'annexe principale du château, vers 1660. (Archives nationales, O1 1521)
Située à l'est, donnant d'un côté sur la cour des Offices et de l'autre sur les jardins, l'annexe principale comporte deux logements encadrés par un salon central où trône un jeu de billard. Chacune des deux chambres possède une alcôve. Au-dessus des deux appartements principaux se trouvent d'autres logements, ainsi que des greniers.
"Troisième appartement" de Versailles, vers 1690. (BNF, Cabinet des Estampes) Cette représentation montre Louis XIV jouant au billard en présence de sa famille, dans les Grands Appartements du château de Versailles.
Plan de l'annexe principale du château, vers 1700. (Archives nationales, O1 1521) 
Plan de l'étage de l'annexe principale. Vers 1700. (Archives nationales, O1 1521) Les quatre pavillons d'angle 
Plan général des bâtiments de Chaville, vers 1700. (Archives nationales, O1 1521) Ce plan décrit l'aménagement des cours d'entrée, et le positionnement des pavillons aux quatre angles de la "Cour". De part et d'autre de l'avant-cour et de la cour, le pavillon de la "chapelle" est symétrique de celui du "Concierge". Le troisième pavillon constitue une partie de l'annexe principale. Le quatrième pavillon, situé entre le château et le canal de l'Orangerie, pouvait servir de logement à un membre de la famille Le Tellier.
Vue restituée depuis l'entrée, au bout de la demi-lune.
(Restitution de PHIDIAS 3D, 2014) Vu de l'extérieur, le positionnement des pavillons donne l'impression
qu'il existe un château plus grand qu'il ne l'est en réalité. 
Vue restituée une fois le premier portail franchi (Restitution de PHIDIAS 3D, 2014) Une fois la porte d'entrée franchie, au niveau de "l'avant-cour", le visiteur découvre les deux pavillons latéraux, sans bien distinguer d'ailleurs les deux petits pavillons arrière. Le second portail sert visuellement de fronton au château situé dans le fond.
Une des spécificités de la première cour est la présence d'arbres et d'éléments végétaux : cela constitue une entrave à la règle de l'aspect minéral des constructions visibles depuis l'entrée, pour créer une opposition plus grande avec le foisonnement végétal du côté du jardin. Mais la présence des arbres n'est-elle pas justifiée par le fait que le château de Chaville constituait avant tout un "château jardin", thème développé vingt ans plus tard de manière spectaculaire à Marly ?
Vue du château de Chaville et des pavillons
depuis le bassin de l'Orangerie, vers 1730. (BNF, Cabinet des Estampes) Ce dessin schématique montre le point de vue depuis le bout du bassin rectangulaire de l'Orangerie. La disposition des pavillons par rapport au château crée une vision nouvelle des constructions.
Le même point de vue restitué en 3D.
(Restitution de PHIDIAS 3D, 2014) 
Plans de la chapelle :
vers 1660 (à gauche) et vers 1700 (à droite) (Archives nationales, O1 1521) La chapelle du château est assez modeste, mais posséde néanmoins un volume intéressant, puisque la hauteur sous plafond est égale aux deux étages du petit pavillon. Le tracé des plans montre un autel placé au-dessus d'un faible emmarchement, et encadré par deux pilastres.
LES ORANGERIES La Petite orangerie Plan de la Petite Orangerie de Chaville (détail)
(Archives nationales, O1 1521)
La première orangerie est située à l'est du château, près de l'annexe principale.
La Grande orangerie Plan de la grande orangerie de Chaville, située à l'ouest du château.
(Archives nationales, O1 1521)
Ce grand bâtiment rectangulaire n'est éclairé qu'au sud par sept grandes baies. Il mesure approximativement 39 m. sur 7,50 m., soit une superficie de près de 300 m². Une petite tour à l'entrée de l'Orangerie permet d'accéder aux greniers situés au-dessus du bâtiment. Dès la saison chaude, les orangers sont placés tout autour du bassin de l'Orangerie, voisin des pavillons du château.
Proposition de restitution du volume de l'Orangerie de Chaville.
(Restitution de PHIDIAS 3D, 2014)
Cet essai de restitution de l'Orangerie, fondé uniquement sur le plan au sol du bâtiment, prend le parti de retenir l'emploi et la mise en valeur de la brique. Ce choix est motivé par l'exemple de l'orangerie du château de Meudon toute proche. En tout état de cause, cet essai de restitution permet de se rendre compte de la taille assez importante de la nouvelle Orangerie de Chaville, qui n'a que peu à envier aux autres orangeries des châteaux d' Ile-de-France.
