В 1834 году, по окончании строительства Михайловского театра, Алексей Максимович получил звание свободного художника от Академией художеств и премию в одну тысячу рублей. На эти средства он в том же году отправился в путешествие по странам Европы, чтобы получить дополнительное архитектурное образование. Поездка продлилась четыре года, большую часть времени Горностаев провёл в Италии. В 1837 году он прислал в Россию два альбома с рисунками: проект реставрации храма Юпитера в Помпеях, виды собора в честь Рождества Пресвятой Богородицы в Монреале на Сицилии. За эти работы Горностаев получил Императорскую награду в двести червонцев, а годом позже — звание академика архитектуры от Академия Художеств. После этого Горностаев получил должность младшего архитектора в комиссии по восстановлению Зимнего дворца после пожара 17 декабря 1837 года. В ней он проработал два года под руководством Александра Брюллова.