В 1769—1779 гг. Кваренги выполняет различные архитектурные проекты. Самый значительный из них — перестройка храма св. Схоластики бенедиктинского монастыря вблизи Рима. В это десятилетие архитектор создал несколько проектов загородных дворцов и павильонов для английских аристократов, саркофаг-надгробие шведского короля Адольфа Фредерика II. Проектные работы совмещаются им с изучением архитектуры Италии, Австрии, Франции и неустанным графическим творчеством, которое сделало имя Кваренги особенно известным.
1 сентября 1779 г. Кваренги подписывает контракт на три года с представителем России, где с незначительными перерывами проработал 35 лет до своей кончины в 1817 г., создав архитектурные шедевры непреходящего значения.
По его проектам возводились городские и загородные дворцы, театры, банки, жилые дома, торговые ряды, рынки, павильоны, костелы и церкви, здания для учебных и воспитательных учреждений, богадельни, больницы, триумфальные арки, ограды, мосты. Им же строились дворцово-парковые ансамбли и усадьбы, выполнялись произведения декоративного искусства.
В 1796 г. Кваренги был избран членом Королевской академии искусств Швеции; в 1805 г. почетным вольным общником Российской академии художеств.
В Петербурге по проектам Кваренги возведены здания:
Эрмитажный театр,
Ассигнационный банк ,
Академия наук,
Юсуповский дворец на Фонтанке,
колоннада у Аничкова дворца,
Екатерининский институт,
Смольный институт,
Мариинская больница,
Конногвардейский манеж,
дом Английской церкви,
дом Иностранной коллегии,
Круглый рынок на набережной Мойки,
Главная аптека,
Мальтийская капелла в Воронцовском дворце и многие
другие сооружения.
В Петергофе он
создал Английский дворец,
в Царском
Селе — Александровский дворец и
павильоны.
Произведения Кваренги украсили Москву и многие другие города.
Кваренги в равной мере проявил себя как мастер общего архитектурного решения, разработки декора интерьера и художник-график.
В историю мирового зодчества Джакомо Кваренги вошел как выдающийся представитель русской архитектуры строгого классицизма.