По вступлении на престол императрица Елизавета занялась полной перестройкой Петергофского и Царскосельского дворцов. Создание нового дворца в Петергофе началось в 1747 году и завершилось в 1752 году. Нарядное здание, протянувшееся на 300 метров, стоит на высоком берегу и фасадом обращено к бескрайним морским просторам. Известный историк искусства и художник XX столетия Александр Бенуа писал, восхищаясь творением Растрелли: "Петергоф как бы родился из пены морской. Петергоф — резиденция царя морей".

Еще полным ходом шли работы в Петергофе, а нетерпеливая императрица уже пожелала, чтобы обер-архитектор срочно принял участие в перестройке старого дворца в Царском Селе. Пять лет трудился Растрелли над самой роскошной загородной резиденцией русских царей. Помимо грандиозного дворца, протяженностью в 740 метров, он возвел вокруг него еще несколько нарядных павильонов: Эрмитаж, Грот, Катальную горку, Монбижу. Когда весной 1757 года Елизавета с гордостью показывала свою новую резиденцию иностранным послам, в общем хоре восторгов не был слышен голос посла Франции. Удивленная императрица обратилась к нему: "Что не понравилось господину послу, чего здесь не хватает?" И в наступившей тишине услышала ответ: "Я не увидел самого главного… Достойного футляра для столь великой драгоценности".

Царскосельский ансамбль по праву можно назвать одной из вершин русского барокко. Стиля, в который Растрелли внес свои отличительные черты: он украшал все фасады здания, а не только главный, как на Западе; следуя традициям древнерусской архитектуры, успешно использовал цвет; очень активно применял рокайльные (в виде раковин) декоративные детали. Эти особенности позволили историкам искусства назвать стиль "елизаветинским", или "растреллиевским барокко".

Из дворцов, построенных Растрелли для елизаветинских вельмож, сохранились только два: графа Михаила Илларионовича Воронцова и барона Сергея Григорьевича Строганова. Архитектура первого в высшей степени типична для Растрелли и представляет как бы переход от плоской трактовки Летнего дворца к рельефной, «скульптурной» манере его последних построек. Это постепенное движение от плоскости к архитектуре масс чрезвычайно характерно для эволюции растреллиевских форм. Он начал с широких гладких стен, декорированных только слабо выступающими пилястрами, очень скромно профилированными – таков Митавский дворец. В Летнем дворце вынос пилястр и вообще лепной декорации уже решительнее и определеннее, а в Воронцовском – в его превосходно сочиненном центре, рядом с пилястрами играют светом и тенями приставные колонны. По благородству пропорций и смелому, своеобразному распределению масс главный вход дворца принадлежит к числу самых продуманных и удавшихся произведений мастера. Особенно неожиданно и прямо чудесно выдуман разрыв колонн второго этажа и замена их в средней части пилястрами. Дальнейшее развитие в этом направлении представляет дворец графов Строгановых. Особенно прекрасен фасад, выходящий на Невский проспект, с его удачным распределением групп тянутых колонн и красивой скульптурной декорацией. Образцом изумительного декоративного мастерства Растрелли может служить львиная маска над воротами дворца.

В эти же годы Растрелли принимается за чертежи дворца для императрицы в Стрельне, возводит небольшой дворец на Средней Рогатке, создает проект нового Зимнего дворца, наблюдает за работами в Царском Селе и в Смольном монастыре, как стали называть женскую обитель по расположенному рядом с ней Смоляному двору. Оригинально решение пятиглавой церкви – собора Смольного монастыря. Смольный монастырь вообще наиболее совершенное создание его гения, развернувшегося здесь во всю свою ширину. Это не только лучшая жемчужина в творчестве Растрелли, это и наиболее «русское» из его произведений. Храм поднялся в центре крестообразного двора, образованного двухэтажными кельями, очень похожими на небольшие загородные дворцы. Устремленный ввысь, стройный и нарядный огромный собор кажется очень легким, способным в любое мгновение оторваться от земли. А обилие колонн и декоративных украшений рождает ощущение, что он не построен, а вылеплен из камня. К сожалению, Растрелли не довелось полностью воплотить свой замысел: не были отделаны интерьеры, и осталась только в модели ажурная 140-метровая колокольня. Деньги понадобились на войну с Пруссией и для строительства нового Зимнего дворца.

История его создания примечательна и тем, что раскрывает одну из черт характера Растрелли. Интересный собеседник, общительный и доброжелательный, он был хорошо принят в обществе. Правда, на службе архитектор становился жестким и даже деспотичным. Сохранилось немало его резких донесений с угрозами бросить работу из-за отсутствия опытных мастеров, необходимых материалов и лживых отписок чиновников с обещаниями "тотчас" все исправить. Но ради претворения в жизнь своих замыслов он умел быть терпеливым, дипломатичным и даже льстивым. Елизавета замучила его бесконечными требованиями достроек и переделок в старом Зимнем дворце и никак не соглашалась на сооружение другого. Растрелли безропотно выполнял все ее капризы, но исподволь внушал императрице, что возведение нового, пышного Зимнего дворца ее давняя и заветная мечта. И, в конце концов, Елизавета ему поверила.

Дворец заложили в 1753 году на месте прежнего, времен Анны Иоанновны, и прилегающих зданий. Как писала в своем Указе императрица Елизавета: «…строение того каменного дворца строитца для одной славы всероссийской империи». Окончен он был уже после смерти Елизаветы, в 1762 году. Последнее и самое грандиозное творение Растрелли представляет четыре больших квадратных объема по углам, соединенным широкими галереями. Внутри — свыше тысячи нарядных помещений. Дворец стал главной доминантой в городе. И не случайно более ста лет запрещалось возводить здания выше Зимнего. Довольный император наградил обер-архитектора званием генерал-майора и орденом Св. Анны. Первые и единственные награды за 46 лет верной службы.

При строительстве Старый Аннинский дворец был сломан до основания, и возник тот четвертый по счету Зимний дворец, который снаружи в общих чертах сохранился почти без изменений. Нет только украшавших его статуй, может быть, не слишком тонких, иногда даже порядком аляповатых, но все же, несомненно, отражавших эпоху, а главное очень декоративных в своей трактовке, как можно видеть на старинных фотографиях. Теперь их заменили сухими, «приличными», но совершенно недекоративными статуями.

Зимний дворец много потерял от поднятия набережной Невы и Дворцовой площади. На чертежах его колонны среднего проезда стоят еще на высоком постаменте, а сам дворец – на очень видном цоколе. Идею этого эффектного проезда Растрелли заимствовал у Микетти, с его Стрельнинского дворца, хотя и обработал его по-иному.