1835–1839 führte Brjullow auch Projekte in der Provinz aus, so in Tobolsk einen Obelisken zur Erinnerung an die Schlacht der Kosaken unter Ataman Jermak Timofejewitsch gegen die Tataren unter Kütschüm Khan. 1837 schuf er in Paris ein Porträt von Walter Scott, das er selbst auf Stein übertrug. Sein großes Talent zeigte sich bei der Restaurierung der Wohnräume des Winterpalasts nach dem Brand 1837 und dem Bau des Exerzierhauses. Ein besonderer Erfolg wurde die Palastgalerie mit pompejanischen Ornamenten. Auch baute er auf allerhöchsten Befehl 1834–1839 das Pulkowo-Observatorium auf den Pulkowo-Höhen, das er gleichzeitig mit dem Gardekorps-Stabsgebäude auf dem Palastplatz in St. Petersburg baute (1837–1843). 1842 plante und baute er die Karawanserei in Orenburg mit Moschee und Minarett. Es folgte der Umbau des Marmorpalasts für die Hochzeit des Großfürsten Konstantin Nikolajewitsch 1848, bei dem Peter Clodt von Jürgensburg mitwirkte. Für S. D. Netschajew errichtete er die Kulikowo-Säule (1848–1850) zur Erinnerung an die Schlacht auf dem Kulikowo Pole.