В 1754 году Антонио Ринальди становится архитектором "малого двора", то есть входит в ближайшее окружение будущего императора Петра III. По предложению наследника престола архитектор начинает свою работу в Ораниенбауме. Там он строит дворец Петра III, Оперный дом, ансамбль Собственной дачи с Китайским дворцом и Катальной горкой. Работая в Ораниенбауме, Ринальди уже называл себя архитектором великой княгини, таким образом завоёвывая доверие будущей Екатерины II.
После взошествия на престол Екатерины II Антонио Ринальди стал ведущим архитектором Санкт-Петербурга. Одной из его первых петербургских работ стал костёл Святой Екатерины на Невском проспекте, начатый уехавшим из России архитектором Ж. Б. Валлен-Деламотом. В 1766 году под руководством архитектора начинается перестройка Князь-Владимирского собора. Спустя два года Ринальди начал строить Мраморный дворец, ещё через два года - новое здание Исаакиевского собора. Тогда же архитектор строил дворец в Гатчине. Позже по проекту Ринальди было возведено здание Тучкова буяна. Возможно именно Ринальди спроектировал дом Мятлевых на Исаакиевской площади, дом Волконских на берегу Мойки (наб. р. Мойки, 12). По проекту Антонио Ринальди был построен Большой театр, на месте которого позже возвели здание Консерватории.