La chartreuse de Villeneuve-lès-Avignon aida régulièrement cette nouvelle fondation. Des dons de familles aristocratiques (Antoine de Valbelle, Gaspard de Foresta, Jean Garnier, Louis de Paulo) permirent d’édifier les premières cellules des moines ainsi que le petit cloître qui fut terminé en 1651 et béni le 16 avril 1652 par l’évêque de Marseille, Étienne de Puget. Le couvent s’équipe en livres précieux, vases et vêtements sacrés grâce aux dons de la chartreuse de Villeneuve-lès-Avignon.
En 1666 Dom Jean-Baptiste Berger est nommé prieur de la Chartreuse de Marseille. Il se révéla bon administrateur mais fit surtout preuve de réels talents d’architecte ; il réalisa le projet d’ensemble des bâtiments du monastère et de l’église. La construction de l’église débuta en 1680, mais, des difficultés financières étant apparues, elle ne fut consacrée par l’évêque de Marseille, Charles de Vintimille du Luc, que le 11 décembre 1702.
L’apogée du monastère sera atteint à la fin de ce XVII siècle grâce notamment au prestige de ses prieurs, en particulier Dom Berger (prieur de 1666 à 1675 et de 1700 à 1702). Celui-ci était parvenu presque au sommet de la hiérarchie cartusienne. En 1686, il fut prieur de Rome et procureur général de l’ordre des Chartreux. Après avoir obtenu d'être relevé de ses charges, il fut rappelé pour être prieur de Villeneuve-Lès-Avignon puis de Marseille. A peine l’église achevée, il se retira définitivement et mourut comme simple religieux à Marseille le 2 janvier 1719.
De 1703 jusqu’à la Révolution, la communauté mena dans ses bâtiments neufs une existence paisible.