Из вырытых глубоких траншей откачивали воду, а затем вертикально вбивали просмоленные сосновые сваи диаметром 26 - 28 сантиметров и длиной 6,5 метра. Сваи забивались таким образом, что расстояние между ними равнялось их диаметру.
Сваи забивали чугунными бабами. Подъем бабы производился воротами, на каждом из Которых работало но шесть лошадей. По каждой свае производилось десять ударов. Если после этого свая не входила в землю, то ее с разрешения смотрителя обрезали.
В докладе Монферрана комиссии сообщалось, что в августе в течение дня забивалось по пять свай, а в ноябре - лишь по две. Работа, не прекращавшаяся и зимой, была выполнена за год. В результате грунт настолько уплотнился, что даже заостренный железный прут входил в него с большим трудом.
Оригинально была решена задача подрезки свай на одном уровне. Монферран приказал остановить работу насосов, и, когда вода достигла нужной высоты, ее откачали, а сваи обрезали точно по отметке воды. Промежутки между сваями были отрыты на глубину около метра и заполнены хорошо утрамбованным древесным углем. Получилась обширная площадка, на которой можно было насчитать 10 762 сваи.
После этого приступили к сооружению фундамента. Обычно фундаменты под крупными сооружениями, такими, как Смольный монастырь, Александро-Невская лавра, Адмиралтейство и другие, делали «ленточными», то есть устраивали их отдельными участками под несущими частями здания. Но Монферран считал, что «для фундаментов крупных зданий сплошная кладка предпочтительнее любого другого вида его выполнения, особенно… если здание строится па плоском и болотистом грунте…». Это было не только удобно для соединения его с оставшимся старым ринальдиевским фундаментом, но и в значительной мере гарантировало здание от опасных последствий осадки.
На подготовленной площадке укладывали два ряда гранитных плит. Под точками опоры и углами здания фундамент был выложен особенно прочно и состоял из гранитных плит, связанных известковым раствором. Вторым слоем шла кладка из бутового камня на цементном растворе. Для фундамента отбирались гранитные блоки без прожилок и перекосов, с хорошо обработанными опорными плоскостями. Плиты укладывались строго по уровню и плотно подгонялись друг к другу. Камни тщательно отесывались и подбирались по высоте. Вся эта работа велась под личным контролем Монферрана.
После укладки каждого ряда промежутки между плитами заполнялись гранитным щебнем и плотно утрамбовывались. Под портиками, являющимися основой для установки тяжелых колонн, последовательно чередовались ряды бутовой кладки с рядами из прочных гранитных блоков. Сплошной массивный характер фундамента и прокладка из гранита и каменных пород в других сооружениях обычно не применялись и явились отличительной особенностью в строительстве Исаакиевского собора.
Ответственным моментом в работе было соединение старого ринальдиевского и нового фундаментов. По периметру фундамента старой постройки были вырыты широкие траншеи, в которые засыпали плотно утрамбованный строительный щебень. Кладку разновременных фундаментов соединяли между собой уступами, при этом толщина рядов в старой и новой частях была одинаковой. Этим завершились работы по сооружению фундамента, продолжавшиеся в общей сложности около пяти лет; в них участвовало 125 тысяч каменщиков, плотников, кузнецов и рабочих других ремесел.
Устройство фундамента Исаакиевского собора было чрезвычайной редкостью.
Параллельно со строительными работами шла вырубка гранитных монолитов для колонн возводимого здания. Она велась в Финляндии, в каменоломне Пютерлакс, находившейся неподалеку от Выборга. На эти безлюдные, покрытые лесом места, принадлежавшие помещице фон Экспарре, в начале 1819 года обратил внимание приказчик купца Ши-хина, поставлявший камень на строительство собора.
Вновь открытые ломки гранита явились неисчерпаемым кладом. Более тридцати лет они снабжали материалом не только Петербург, но и другие города России. Их преимуществом являлась близость к морскому заливу с глубоким фарватером и глинистым дном, удобным для забивки свай и постройки пристаней. К тому же рядом проходил почтовый тракт, по которому перевозили людей, доставляли инструмент и продовольствие. Подрядчики прочно обосновались в этих местах. Для них построили два дома. Жилье для рабочих сооружалось проще: это были деревянные казармы и множество мазанок из гранитных обломков и глины.