Несмотря на то что в течение шести лет работы в Кремле (1768-1774) Казаков не занимался самостоятельным проектированием и строительством, его деятельность была столь разнообразной и насыщенной, что дала ему. возможность определиться как оригинальному мастеру. Свидетельством этого могут быть слова из характеристики, данной молодому зодчему Баженовым: «Казаков по знанию архитектуры столько приобрел, что не только при начале строения, но и впредь к большим делам способен…» До 1770 г. архитектор занимался составлением чертежей проекта дворца, обеспечением строительства материалами. Одновременно он обследовал кремлевские постройки – и те, что предполагались к сносу, и те, что сохранялись [Казаков составил один из наиболее точных обмерных планов Кремля XVIII века]. Этим он углубил свои приобретенные еще в юности знания о выдающемся ансамбле, осознал огромную значимость древнерусских построек. С 1770 г. Казаков принимает участие в подготовке к закладке дворца и в начальном этапе строительства. Эти грандиозные работы, прерванные в 1774 г., нашли отражение в двух его рисунках, которые приобрели сейчас исключительное историко-архитектурное значение. Находясь в коллективе архитекторов и строителей, проникнутом новыми архитектурными идеями, работая под началом В. И. Баженова – зодчего, отразившего в своем творчестве проблемы, стоявшие перед русской культурой во второй половине XVIII века, Казаков сформировался как мастер, способный отразить в своих творениях, с одной стороны, утверждение античных классических начал в русской архитектуре, с другой – творческое следование традициям национального зодчества.
С середины 1770-х годов Казаков начинает самостоятельную архитектурную деятельность, в процессе которой он впоследствии создаст целый ряд значительных в архитектурно-художественном отношении общественных и культурных сооружений, городских особняков и усадеб.
Знаменательно, что начало самостоятельной работы зодчего совпало со временем становления классицизма в русской архитектуре, с его обращением к новым градостроительным задачам, к проблемам архитектурного ансамбля, к разработке различных типов общественных сооружений, среди которых одним из первых было здание Сената в Московском Кремле (1776-1788) [В Государственном научно-исследовательском музее архитектуры имени А. В. Щусева находится акварель мастерской Ф. Я. Алексеева, созданная в начале 1800-х годов, – «Вид Сенатской площади со зданиями Сената и Арсенала»]. За год до начала строительства «Дома присутственных мест», как именовался Сенат в проекте, был утвержден генеральный план строительства Москвы, в котором получила осмысление и развитие исторически сложившаяся кольцевая планировочная структура города. Глубокое понимание градообразующих идей, заложенных в плане, позволило Казакову подойти к зданию Сената как связующему звену между древними сооружениями Кремля и новыми постройками за его стенами.
Это наиболее наглядно выразилось в ориентации завершения композиционного центра Сената – ротонды с куполом – на Красную площадь: он помещен по оси Сенатской башни, расположенной в середине выходящей на Красную площадь кремлевской стены.
Прекрасно понимая общественную роль возводимой им постройки, Казаков как истинный архитектор-классицист придал ей монументальный характер. Образуя в плане равнобедренный треугольник с тремя многогранными дворами внутри, протяженные корпуса здания имеют четко выраженные объемы. Гладь стен подчеркнута простым ритмом мощных лопаток, между которыми помещены высокие удлиненные окна. Ощущение торжественности создает и использование ордера как в колоннах портика главного фасада, так и в пилястрах боковых ризалитов. Казаков применяет ордерные элементы и в обработке срезов углов, благодаря чему убирается излишняя жесткость в местах соединения корпусов. Торжественно и строго решены Казаковым и интерьеры здания, из которых наиболее интересным является центральный круглый зал, украшенный коринфскими колоннами и барельефами на темы правосудия и просвещения.