Le salon de Compagnie
Le pièce principale de l’étage est un salon de compagnie, des « jeux » et de musique en particulier du temps de Marie-Antoinette. Honoré Guibert a sculpté les trophées de musique des lambris ornés du chiffre du roi Louis XV, les deux «L» en feuilles de myrte enlaçant trois fleurs de lys au naturel sous une couronne de roses. L’imposante cheminée est en brèche violette. Le décor textile est un « damas trois couleurs » de Lyon souvent utilisé dans les châteaux royaux au XVIIIe.

La chambre à coucher
Le cabinet de retraite de Louis XV deviendra la chambre de Madame Du Barry en 1772, puis celle de Marie-Antoinette. Pour Louis XV, Honoré Guibert avait exécuté un lambris aux remarquables sculptures de plantes. Marie-Antoinette commanda en 1787 un nouveau mobilier, probablement dessiné par Jean-Démosthène Dugourc (1749-1825).

Le cabinet des Glaces mouvantes
Sous Louis XV commençaient ici les cabinets privés du roi. Marie-Antoinette transforma la pièce et commanda en 1776 au mécanicien Jean-Tobie Mercklein des glaces mouvantes montant du sol pour obturer les deux fenêtres et obtenir un boudoir à double jeu de miroirs. En 1787, la reine ordonna de nouveaux lambris dans le style arabesque qu’exécutèrent les frères Rousseau.

A ces pièces, s’ajoutent une garde-robe à chaise, une salle de bains, réaménagée en 1837 pour la duchesse d’Orléans, ainsi qu’une petite antichambre ou cabinet de toilette, situé à l’emplacement de l’ancienne bibliothèque de botanique de Louis XV.

L'antichambre
L’antichambre, salle des buffets, appartient aux pièces de réception. Elle permettait de rejoindre directement le parterre du Jardin Français. Les lambris sont peints en vert réchampi blanc, couleur du Petit Trianon. Ils sont ornés d’un décor végétal sculpté par Honoré Guibert (vers 1720-1791).

La grande salle à manger
Louis XV, qui soupa ici pour la première fois en septembre 1769, avait prévu dans cette salle à manger et la suivante des tables volantes destinées à monter toutes servies (non réalisées). Le décor fut créé à l’intention de Louis XV. Sur les lambris sculptés par Honoré
Guibert et sur la cheminée de marbre bleu turquin aux lignes droites sculptées par Jacques-François Dropsy, figurent des trophées et guirlandes de fleurs et de fruits. Les grands tableaux illustrent les différentes activités destinées à la nourriture des hommes.

La petite salle à manger
A la suite de la grande salle à manger s’ouvrait la petite salle à manger. En 1784, Marie-Antoinette fit de cette pièce son billard.