В 1816 году Росси был назначен руководителем работ по «новой переделке» Аничкова дворца, построенного в 1740-х годах по проекту архитектора М. Земцова, но позднее достроенного и сильно измененного. Необходимость «переделки» вызывалась тем, что дворец перешел во владение вдовствующей императрицы Марии Федоровны как ее основная столичная резиденция.
Росси выполнил по Аничковой усадьбе ряд работ, и прежде всего планировочных. Им, в частности, были построены два существующих павильона, обращенных к нынешней площади Островского, установлена решетка между ними по новым: границам дворцового сада и выполнен ряд других работ, но едва ли не самым сложным и ответственным делом явилось, так же, как и в Твери, новое оформление дворцовых интерьеров.
Россиевские интерьеры Аничкова дворца не сохранились, но некоторое представление о них дают превосходные и, как всегда, очень точно фиксирующие все детали акварели середины XIX века художника Э. Гау. В этих интерьерах уже имели место многие из тех качеств, которые получат дальнейшее развитие в основных сооружениях Росси,- широта замысла, развитое чувство декоративности, внимание к разработке деталей и другие. Примером может служить изображение спальни с исключительно красиво задуманным балдахином над кроватью и характерной «свободной» драпировкой стен.
Характерна для творческого почерка Росси первая гостиная Аничкова дворца, изображенная неизвестным художником. Здесь присутствуют четкость и тектоничность убранства, тактично введенные, отлично нарисованные пластические и живописные элементы и часто применяемые архитектором свободно свисающие драпировки со складками. Последние прикрывают большие участки стен. Драпировки и обивка мебели карельской березы осуществлены из одного и того же материала, что колористически объединяет весь интерьер.
Помимо Аничкова дворца, Росси с 1818 по 1822 год работал по коренной перестройке Елагина дворца, подаренного Александром I своей матери — императрице Марии Федоровне. Перед архитектором стояла сложная задача — удовлетворить достаточно высоким эстетическим требованиям последней. Мария Федоровна — хозяйка Павловского дворца, где работали выдающиеся мастера-художники
Камерон, Бренна, Воронихин, которые создали там исключительно ценные внутренние отделки. Росси должен был не только не уступить им по силе художественного воздействия, но и превзойти созданное в Павловске. Парадные помещения Елагина дворца находятся в первом этаже, жилые — во втором. В системе парадных комнат центральное место занимает Овальный зал.
Стены и полуколонны ионического ордера, являющиеся главным средством художественного убранства, покрыты белым искусственным мрамором с едва заметными топкими серыми прожилками, в простенках зеркала. Значительную роль в отделке играет скульптура, исполненная из алебастра В. Демут-Малиновским, — рельефы между колоннами и над дверьми, а также кариатиды, поддерживающие центральную часть купола, расписанную живописцем Б. Медичи «под лепную работу».,
Поблескивающая белизна стен и падуг оттеняется дверными полотнами теплого, желтоватого цвета с резными золочеными деталями и паркетным полом, набранными из ценных пород дерева. Мебель из тополя обита была желтым полосатым атласом. Окна были декорированы зелеными шторами со шнурами и кистями.
Зал освещался большой бронзовой золоченом люстрой. В целом колорит Овального зала был построен на введении в светлую, белую гамму стен и потолка небольшого количества янтарно-желтого и зеленого цветов и уморенной позолоты.
К центральному Овальному залу с двух сторон примыкают симметрично расположенные гостиные — Малиновая и Голубая. Названия эти объясняются цветом, преобладающим в их отделке. Степные плоскости гостиных обработаны пилястрами, поверхности которых декорированы арабесками. Стены затянуты штофом в топких профилированных золотых рамах. Роспись плафонов выполнена Д. Скотти.
Другая значительная работа Росси 1820-х годов в области интерьера связана с Павловском. Им был надстроен в 1824 году второй этаж над галереей Гонзаго в правом полукружии дворца. Материалом послужило дерево.
Трудность задания заключалась в необходимости сделать надстройку и легкой и изящной, так как она наружной стеной опиралась на отдельно стоящие парные колонны, ограничивавшие лоджию первого этажа. Дугообразный зал библиотеки раскрыт в сторону. сада пятью большими полуциркульными окнами. Противоположная сторона была обработана остекленными книжными шкафами, выполненными из волнистой березы и дополненными накладной резьбой, покрытой темным лаком.
Посредине зала был расположен длинный дугообразный стол, в зале также размещались кресла, стулья и другие предметы, которые были сделаны из того же материала, что и шкафы. Обивкой мебели служила темно-зеленая кожа. Порезки были сделаны бронзированными, темно-зелеными.
Единый колорит помещения — охристо-коричневый с активным включением темно-зеленого цвета — поддерживался общей тональностью книг, заполнявших шкафы, в желтых переплетах с зелеными, «под бронзу», корешками. Деревянный пологий свод с распалубками был покрыт довольно мелкой и изящной орнаментальной росписью, структурно соответствующей форме потолка. Мебель и шкафы исполнены были постоянно работавшим с Росси мастером Василием Бобковым.
Разнообразные средства убранства интерьеров и высокое качество отделки, активное введение в архитектурную среду художественных предметов прикладных искусств и, наконец, чрезвычайно быстрые темпы отделки не в одном, а в нескольких одновременно строившихся сооружениях или оформляемых помещениях — все это могло быть достигнуто, как уже отмечалось, при наличии большой и разветвленной группы помощников архитектора, художников и мастеров-ремесленников многих специальностей.
Имена многих, во всяком случае основных из них, уже назывались. Художники — живописцы, скульпторы, мастера — мраморщики, мебельщики, резчики, паркетчики, бронзовщики, позолотчики переходили вместе с Росси с одной постройки на другую, между ними и ведущим архитектором существовало полное профессиональное, творческое взаимопонимание. Росси интересовался и вникал в вопросы материального и семейного положения всех членов коллектива, старался всем, чем он мог, им помочь.