Sundvall knöts 1774 till Överintendentsämbetet, där han projekterade kyrkor, kyrkoinredningar och institutioner, bl.a. Uppsala universitetsbibliotek Carolina Rediviva, i en stram och enkel klassicism. I planlösningarna kan hans Parisstudier spåras. Till Sundvalls främsta verk hör slotten Stjärnsund (ca 1798–1801) och Skottorp (1816–28) med eleganta interiörer.