Архитектор был представлен Александру I и произвел на него приятное впечатление, следствием чего было «высочайшее соизволение» отправить его в заграничную командировку во Францию, Италию и Англию «для усовершенствования знаний примерами славнейших древностей» за счет правительства сроком на три с половиной года, с выплатой стипендии по три тысячи рублей ежегодно.
Отъезд задержался, и только осенью 1802 года Стасов выехал в Париж, где собирался пробыть два года. Этот срок был сокращен из-за обострения отношений между Россией и Францией, что в дальнейшем помешало Стасову попасть в Англию. С весны 1804 года Стасов жил в Италии. В связи с началом военных действий между Францией и Россией командировка Стасова в Италию затянулась на четыре года. Это время молодой архитектор использовал для посещения итальянских городов и изучения итальянской архитектуры, как античной, так и эпохи Возрождения.
Стасов был знаком со многими итальянскими архитекторами пользовался среди них заслуженным авторитетом. Это подтверждается тем фактом, что в 1807 году Стасов, вторым среди русских зодчих после Баженова, был удостоен диплома и почетного звания профессора Римской академии живописи, скульптуры и архитектуры Св. Луки.
В начале 1808 года Стасов отправился домой через южную Италию и Австрию и прибыл в Петербург осенью того же года, проведя вдали от России шесть лет.
В январе 1810 года архитектора ознакомили с указом императора. Отныне ему предписывалось служить при генерал-губернаторе столицы «для переделки фасадов и наблюдения за строениями по оным». Стасов должен был отвечать за строительство в центре города – в Адмиралтейских частях (территория между Невой и Фонтанкой) и на Васильевском острове.
Осенью 1811 года Стасов за проект памятника-мавзолея над могилой русских воинов, павших в Полтавской битве, был удостоен звания академика Санкт-Петербургской Академии художеств. Это еще больше подняло его авторитет архитектора и позволило вступить в среду столичных зодчих не новичком, а архитектором с именем, уже добившимся европейской известности.
После 1812 года, когда дом Стасовых в Москве сгорел во время пожара, вместе с матерью и сестрой он переселился в Петербург.
В эти годы Стасов строит много общественных сооружений, в которых его талант зодчего проявляется с наибольшей силой. Среди самых значительных работ Стасова этого периода можно отметить здание Царскосельского лицея, корпуса Российской Академии на Васильевском острове, соборную церковь в Саратове, Торговые ряды в Костроме, Ямской рынок в Петербурге. Архитектор очень простыми, выразительными средствами добивается необычайно сильного эмоционального воздействия на зрителя. В этих постройках зодчий отрабатывал свой собственный градостроительный подход в решении любой локальной задачи, проявляя глубокое понимание архитектурного ансамбля, заметное уже в его ранних московских работах.
В мае 1816 года Стасова назначили членом «Комитета для приведения в лучшее состояние всех строений и гидравлических работ в Санкт-Петербурге и прикосновенных к оному местах».
Значительна роль Стасова в создании ансамбля Марсова поля, где он построил казармы Павловского гвардейского полка и неподалеку от них Главные конюшни. Оба проекта были выполнены в 1816 году. Казармы строились с 1817 по 1819 год, а конюшни – с 1817 по 1823 год.
Павловские казармы – одно из лучших произведений архитектора. Все выдержано в простых и строгих пропорциях. Какие же это казармы? Фасадом в сторону Летнего сада стоит красивый дворец. Посредине центральной части выдвинута вперед колоннада строгого, монументального дорического ордера в двенадцать стволов. Она несет высокий аттик – стену над карнизом, украшенную щедро барельефами. Колоннада поставлена на высокую аркаду первого этажа. Фасад заканчивается с обеих сторон шестиколонными портиками с фронтонами, также поставленными на аркады первого этажа. На фасаде по улице Халтурина тоже поставлен десятиколонный портик с фронтоном и за ним высокий аттик с барельефами военных доспехов. В центре аркады первого этажа расположены ворота, украшенные по обе стороны нишами.
Осенью 1816 года Стасов снова работает в Москве. Ему было поручено составление проекта на восстановление царского дворца в Московском Кремле, пострадавшего во время пожара 1812 года.
Его проект совершенно изменил внешний вид здания благодаря расширению третьего, мезонинного этажа на всю площадь дворца. Надстройка вызвала появление двух новых каменных лестниц. Отделка фасадов была очень простой, только фасаду со стороны Москвы-реки придавалась большая парадность.