Андрею Воронихину удалось выиграть конкурс, и он приступил к проектированию огромного Казанского собора, грандиозная колоннада которого напоминает храм Святого Петра в Риме. В Казанском соборе похоронен генерал-фельдмаршал Михаил Кутузов, герой Отечественной войны 1812 года. Здесь же были размещены трофеи войны с Наполеоном — 107 знамен и штандартов, что превратило храм в памятник воинской славы. В 1801 году, после смерти Павла, Мария Федоровна пригласила Воронихина в Павловск, и его талант настолько восхитил Вдовствующую Императрицу, что она предложила ему стать архитектором при своем дворе. Два года спустя в Павловске случился пожар, и интерьеры дворца сильно пострадали. Воронихин приступил к реставрации чуть ли не на следующий день. В своей работе он использовал созданные Камероном эскизы, уцелевшие фрагменты декора, зарисовки интерьеров и даже устные рассказы тех, кто помнил, как выглядели помещения дворца до пожара. Однако при отделке интерьеров зодчий внес много нового, опираясь на собственное представление об античном искусстве. Он использовал римские и египетские мотивы, которые были в большой моде в связи с живейшим интересом русских к походу Наполеона в Египет. В те годы в моду вошло также и увлечение античностью. Кринолины и парики исчезли, уступив место элегантным платьям со свободно ниспадающими мягкими складками и гладким прическам, украшенным греческой диадемой.
Мария Федоровна поручила Воронихину спроектировать не только мебель, но также светильники и другие предметы убранства, которые следовало изготовить в мастерских Санкт-Петербурга. Архитектор разработал новые люстры, по образцу римских, на длинных бронзовых цепях. В Греческом зале светильники выполнены из белого мрамора с отделкой из чеканной бронзы; для Будуара Императрицы архитектор создал светильник из прозрачного зеленого стекла и бронзы. По проектам Воронихина были также выполнены новые хрустальные люстры. Он использовал богатые месторождения минералов на Урале и разработал эскизы целой серии декоративных ваз из зеленой и красной яшмы, родонита, агата и темно-коричневого порфира; вазы были изготовлены лучшими уральскими каменотесами.
В Библиотеке Марии Федоровны Воронихин придал стене такой изгиб, чтобы на ней как можно лучше смотрелся прекрасный гобелен на малиновом фоне из серии «Дон Кихот», подаренный Павлу французским королем Людовиком XVI. После смерти Императора гобелен перенесли из Михайловского замка в Павловский дворец. При проектировании кресла Андрей Воронихин использовал необычный прием, украсив спинку жардиньерками в виде рогов изобилия; в них вставляли букетики свежих цветов.
Маленький кабинет «Фонарик» среди жилых комнат Марии Федоровны — одна из жемчужин декоративного искусства начала девятнадцатого века. Полуротонда с окнами во всю стену, задуманная Воронихиным, обращена в Собственный садик, наполненный анютиными глазками и белыми розами. Мария Федоровна обожала цветы. В Павловском парке по ее повелению был построен Розовый павильон, вокруг которого высаживались розы, число их сортов достигало двух тысяч. Чтобы сделать природу, столь любимую русскими, и клумбы Собственного садика продолжением интерьеров дворца и создать ощущение воздушности пространства «Фонарика», Воронихин спроектировал металлические подставки для растений, спокойные классические линии которых выглядят современными и сегодня. Мебель в этом кабинете — черная с золотом, на ковре вытканы цветы, а книжные шкафчики белого цвета с резьбой под бронзу. Здесь возникает удивительное ощущение уединенности, комфорта, безмятежности и незримого присутствия личности хозяйки. Последние пятнадцать лет своей жизни Воронихин посвятил Павловску. Архитектор неожиданно скончался в 1814 году.