Når han kom hjem til Sverige ble han engasjert av Gustav III for Gripsholm, der han gjorde ny- og ombygginger, blant annet det runde teateret i Gripstornet. Hans mest kjente arbeid kom etterpå, Arvfurstens palats. Han tegnet også sitt eget hus på Västerlånggatan 27, , som dog ikke var fullført ved hans død. Visse andre bygninger har dog blitt revet, for eksempel Hildebrandska huset i Rosenbad-kvartalet og gamle Riddarholmsbron. I egenskap av visebyarkitekt tegnet han noen av byens store brønner, blant dem Stortorgsbrunnen og Tyska brunn. Utenfor stockholmsområdet har Erik Palmstedt tegnet noen herregårder, for eksempel Heby slott i Södermanland og Skinnskattebergs herrgård i Västmanland, samt noen tillbygg på kirker.