До возвращения в Россию Тон почти не занимался проектированием зданий. Его биографы упоминают лишь один особняк, построенный им в Швейцарии по частному заказу; он пробовал также силы в конкурсе на проект застройки восточной стороны Дворцовой площади в Петербурге. Но проект остался на бумаге.
В декабре 1828 г. К.А. Тон возвращается в Петербург. Президент Академии художеств, которым оставался все тот же Оленин, поручил Тону разработать проекты оформления парадных залов академии, остававшихся не вполне отделанными со времени окончания строительства академического здания в 1780‑х гг. Недавний пенсионер с успехом решил предложенную ему задачу: уже в самом начале 1829 г. его проекты удостоились «высочайшего одобрения».
Проекты, выполненные К.А. Тоном по заданию А.Н. Оленина, сыграли в жизни архитектора важную роль. Именно за них, а также и за пенсионерские работы по реставрации античных памятников, привезенные из Италии, Тон в 1830 г. был удостоен звания академика.
Со следующего года он начал преподавать в архитектурном классе, а еще два года спустя занял в академии должность профессора второй степени. Преподаванием Тон занимался фактически до конца жизни, воспитав за это время много учеников.
А в Петербурге в 1827 г. началось проектирование церкви Святой Екатерины у Обводного канала. Императору Николаю I было представлено до восьми проектов разных зодчих. Но все они не удостоились высочайшего одобрения. Государь говорил: «Что это все хотят строить в римском стиле; у нас, в Москве, есть много прекрасных зданий совершенно в русском вкусе». Тон приехал по этому поводу к А.Н. Оленину, «который… посоветовал сделать что‑нибудь в этом роде. Тон составил проект русского храма XVII века. Государю этот проект понравился. Тон приобрел известность, и с тех пор начались в России постройки храмов и зданий в русском стиле» (по воспоминаниям Ф. Солнцева).
В этот период творческая деятельность К.А. Тона оказалась связанной с романтическим направлением, развивавшимся в русском искусстве. К этому же времени относятся первые, еще не подкрепленные солидными научными данными попытки реставрации древних сооружений. Они были предприняты в рамках так называемых «художественно‑археологических» изысканий, проводившихся в том числе по инициативе и под руководством Тона. За этими исследованиями следил император Николай I, приметивший архитектора.
В начале 1830‑х гг., ставших столь знаменательной вехой в биографии К.А. Тона, проводился еще один очень важный архитектурный конкурс. Его целью была разработка проекта храма Христа Спасителя в Москве, задуманного как памятник победе России в Отечественной войне 1812 г.
Приступая к выполнению программы на соискание профессорского звания в 1832 г., Тон просит у совета академии разрешения заменить заданный ему проект монастыря проектом храма Христа Спасителя, только что исполненным им в русско‑византийском стиле. Совет пошел зодчему навстречу.
Одобрение Николаем I проекта церкви Святой Екатерины побудило Тона и в данном случае искать удачи на пути переработки и интерпретации форм древней национальной архитектуры. Этот путь привел к успеху, и 10 апреля 1832 г. Николай I начертал на окончательном варианте проекта К.А. Тона одобряющую резолюцию. Но, проектируя самый известный московский храм на Волхонке, архитектор стремился использовать другие, чем прежде, композиционные принципы: теперь он вдохновлялся не изощренными в своей декоративности церквами XVII в., а стремился подчеркнуть сходство созданного им образа с могучими кремлевскими соборами. Этому способствовали и монументальные пропорции основного объема здания, и относительная скупость внешней декорации. Зато внутри храм должен был поражать великолепием декоративной отделки, разнообразием отделочных материалов, красочностью росписей.
Детализация общего замысла Тона, разработка рабочих чертежей и шаблонов, эскизов внутреннего убранства, наконец, исполнение проекта в натуре – все это потребовало многих лет напряженного труда большого коллектива архитекторов, техников, живописцев, каменщиков и мастеров других специальностей. Всей этой армией строителей и художников руководил сам Константин Андреевич Тон, а в его отсутствие наблюдение за строительными работами вели его помощники, в числе которых были А.И. Резанов, Л.В. Даль, И.С. Каминский, И.И. Свиязев и другие.
Вторая треть XIX в. стала подлинным расцветом деятельности Тона. Что он только не строил, утверждая свой русско‑византийский стиль. Пристань на Неве у Академии художеств (со статуями египетских сфинксов и бронзовыми светильниками), восемь церквей в Петербурге и его окрестностях, а также храмы в Свеаборге, Костроме, Саратове, Ельце, Задонске, Красноярске, иконостас Казанского собора в Петербурге, упомянутый нами храм Христа Спасителя, Большой Кремлевский дворец, восстановление древних зданий, казармы и инвалидные дома, частные дома и памятники – таков диапазон его творчества. Нельзя обойти вниманием и спроектированное Тоном здание Николаевского, ныне Ленинградского, вокзала в Москве (1848–1852), а всего по проекту зодчего построено три вокзала.