По возвращении во Францию открывает собственное ателье и становится инспектором Зала депутатов. После проведения работ в 1848 году в Мёдонском дворце и в 1852 году в Севре (мануфактура), его назначают архитектором дворца Фонтенбло, где он строит новый театральный зал (1853—1855). Придуманный им дизайн для театра, в стиле XVIII века, привлек к себе внимание, после чего ему было предложено место преемника Луи Висконти для участия в проекте перестройки старого Лувра. Он не стал вносить много изменений в первоначальный проект дополнительной постройки, однако ввел несколько усовершенствований, особенно что касается фасада с улицы Риволи, где он добавил богатый орнамент и использовал много железных элементов. Лефюэль привязал свой дизайн к архитектуре уже существующих зданий, но в результате они представляли собой нечто более новое и свежее в архитектуре. Наиболее поражают воображение угловые и центральный павильоны. На скатах ступенчатых крыш мансард вырисовываются каменные слуховые окна, украшенные в стиле, близком к барокко. Центральные павильоны, расположенные по обе стороны от Кур-дю-Каррусель (площади Карусель), имеют выпуклые крыши мансард, формируя как бы «квадратные» купола.
Все эти декоративные архитектурные детали позже в течение 30 лет копировались в архитектурных постройках во всем мире и стали символом архитектурного направления бозар во времена Второй империи. По иронии судьбы новое здание Лувра не является типичной постройкой парижской архитектуры того времени. Среди других работ Лефюэля отмечают также отель Фуль и отель Ньюверкерке, которые находились в Париже (оба не сохранились), и пале-провизуар, изготовленный из дерева для Парижской всемирной выставки 1855 года.
В 1875 году был избран членом французской Академии изящных искусств.
Похоронен в Париже на кладбище Пасси.
