Высочайшим указом 1 февраля 1784 года Императрица выделила двести тысяч рублей на перенос адмиралтейства. 25 марта 1784 года адмирал Грейг подписал план его устройства. 26 мая Адмиралтейств-коллегия всеподданным докладом сообщала, что все распоряжения по переносу адмиралтейства сделаны в соответствии с предложениями главного командира Кронштадтского порта. Однако возникли и разногласия. Чтобы защитить адмиралтейство от огня и злоумышленников, адмирал предложил максимально рассредоточить магазины и важнейшие из них поместить внутри пространства, окруженного рвом с водой. Внешнюю сторону рва следовало огородить высокой решеткой, расставить вдоль нее фонари и часовых, а вдоль всего периметра за палисадником проложить широкую улицу. Ров Грейг предлагал сделать шириной восемь саженей для прохода судов с грузами и по углам выполнить бассейны-расширения для удобства поворота этих судов. С внутренней стороны двухэтажные склады с кирпичной стеной между ними создавали сплошную преграду. Железные двери в складах-магазинах следовало открывать лишь на время погрузки-выгрузки, так же как боны и решетки, преграждавшие входы в канал. Адмирал писал, что готов внести необходимые изменения в представленный им план адмиралтейства, если «генеральное основание плана будет опробовано». У членов коллегии были иные мнения. Обсуждение проекта длилось долго. Наконец, 28 января 1785 года вышел Высочайший указ адмиралу Грейгу с поручением ему руководить переносом адмиралтейства в Кронштадт; за основу были приняты его предложения. Рескрипт, кроме задач по обеспечению пожарной безопасности (ограждение железным палисадом, каналом или рвом между магазинами и каменной стеной), предусматривал очистку и углубление Военной, Средней и Купеческой гаваней, постройку карантинного госпиталя на острове Сескар. В тот же день указ Императрицы предписал Адмиралтейств-коллегии оказывать Грейгу помощь в этом деле.
Так как уже становился ясен размах работ, еще 2 сентября 1784 года Адмиралтейств-коллегия поручила адмиралу В. Я. Чичагову заседать в коллегии и командовать 2-й флотской дивизией. Грейг оставался только главным командиром Кронштадтского порта и числился в той же дивизии. Однако, кроме переноса адмиралтейства, адмирал имел и другие важные задачи. Ежегодно он руководил подготовкой эскадр к плаванию. Не раз Адмиралтейств-коллегия поручала ему провести депутатский смотр уходящих в море или вернувшихся кораблей. Так можно было использовать большой опыт моряка, который из-за перегруженности административными заботами не мог сам водить эскадры в море.
Успешно шли работы по реконструкции канала Петра Великого, которые были начаты еще по проектам 1763-го и 1767 годов. По высочайшему указу 6 октября 1778 года на основе предложения С. К. Грейга и обер-интенданта Рябинина канал для удобства ремонта в нем кораблей стали облицовывать вместо дерева камнем. 18 января 1785 года Адмиралтейств-коллегия слушала предложение графа И. Г. Чернышева о передаче постройки канала Петра Великого, которой он заведовал с 1777 года, Грейгу, который и так по должности ею ведал, и постановила: «кронштадтский канал и при нем команду поручить адмиралу Грейгу, а по коллегии иметь экспедиции вице-президенту». Осенью 1786 года Грейг рапортовал о том, что корабли «Елена», «Ярослав», «Владислав» и «Всеслав» введены в канал для ремонта.
К 1787 году план реконструкции Кронштадта уже осуществляли полным ходом. 17 марта Адмиралтейств-коллегия слушала сообщение, что построенные по приказу Грейга каменные офицерские и служительские корпуса со службами и другими пристройками, канатная фабрика с пеньковым магазином и разные мастерские приняты в адмиралтейское ведомство.
Большое внимание, как и прежде, адмирал уделял кораблестроению. В частности, 22 декабря 1781 года Адмиралтейств-коллегия рассмотрела недостатки построенных в Архангельске 66-пушечных кораблей и поручила строить их по чертежам Грейга. 19 сентября 1782 года был заложен в Архангельске и 16 мая 1784 года спущен корабль «Изяслав», сооруженный по проекту адмирала корабельным мастером М. Д. Портновым. 18 февраля 1786 года Адмиралтейств-коллегия рассмотрела запрос интендантской экспедиции о том, какие корабли закладывать в Архангельске; было дано указание 66-пушечные корабли строить по образцу «Изяслава», чертеж которого «…представлен был коллегии в 1781 году от адмирала С. К. Грейга…». Коллегия отметила, что контр-адмирал М. П. Фондезин одобрил маневренность и ходкость корабля. Корабль этот прослужил до 1808 года, участвовал во многих походах и в сражениях при Гогланде, Эланде, Ревеле и Выборге. Очевидно, конструкция оказалась удачной, ибо в Гогландском сражении корабль получил 180 пробоин, но не потерял боеспособность. В 1788–1797 годах в Архангельске по этому проекту корабельные мастера Портнов и Игнатьев построили корабли «Пармен», «Никанор», «Пимен», «Иона», «Филипп», «Граф Орлов», «Азия» и «Победа».
По совету Грейга в Англии были куплены легкие суда — катера и бриги, в том числе знаменитый ходок «Меркурий»; они послужили образцами для постройки легких судов.
7 октября 1783 года под наблюдением Грейга впервые в России была обшита медными листами подводная часть корабля, что являлось новинкой и в Европе.
Пришлось адмиралу заняться вплотную и артиллерией — главным оружием боевых кораблей. Русские пушки нередко разрывало. Екатерина II еще в 60-х годах поручала искать в Европе хороших пушечных мастеров. Со временем орудий требовалось все больше, а специалистов не хватало. Грейг в 1777 году, когда ездил на родину, познакомился с президентом Карронской компании Чарльзом Гаскоином, который в 1771 году изобрел так называемую карронаду. Это относительно легкое орудие обладало на короткой дистанции большой разрушительной мощью. 19 мая 1780 года Гаскоин в письме Грейгу представил описание орудия. Адмирал вопреки сопротивлению британского правительства договорился с изобретателем, и до приезда Ч. Гаскоина в Россию его компания поставляла пушки для русского флота.
С возросшим выпуском некачественных орудий на Олонецких заводах было решено по предложению Грейга пригласить для отливки карронад в России Ч. Гаскоина, а также закупить необходимое оборудование. 11 декабря 1785 года Императрица подписала рескрипт Грейгу о постройке нового завода на месте Петровского (Петрозаводск). Строителем завода назначили инженер-полковника Матвея Лемана, а руководителем, по совместительству — Грейга, которому удалось после продолжительной переписки уговорить Гаскоина переехать в Россию. 12 мая 1786 года Грейг получил высочайший указ о назначении Гаскоина «для смотрения за производством на заводе».
15 июня коллегия в соответствии с этим указом и рапортом Грейга о перевозке из Каррона оборудования весом до тысячи тонн решила предоставить три судна с малой осадкой, необходимых моряков и карты рек Нева, Свирь, Ладожского и Онежского озер, по которым грузы должны были следовать в Петрозаводск. По требованиям адмирала Императрица выделила необходимые для строительства завода средства.
В середине 1786 года Гаскоин с 12 английскими специалистами — гидротехниками, металлургами — прибыл в Россию. Он перестроил плотину Петровского завода, сооруженную на реке Лососинка прежним начальником A. C. Ярцевым. Осенью Адмиралтейств-коллегия рассматривала запрос Грейга, какова потребность флота в пушках и боеприпасах, чтобы определить производственную программу завода.
Новый Александровский завод был предназначен для снабжения морской и сухопутной артиллерии орудиями и снарядами всех калибров, другими чугунными и металлическими изделиями. Сооруженный в излучине реки Лососинка при впадении ее в Онежское озеро, завод стал значительно совершеннее прежнего. Главной движущей силой механизмов служила вода. Две плотины на реке позволяли поднимать воду на 14 футов (около 4,3 метра). Падающая вода вращала 8 водяных колес, связанных с молотами, сверлильными машинами и другими устройствами. Если прежний Петровский завод был рассчитан на производство 40 тысяч пудов орудий и до 60 тысяч пудов боеприпасов, то после реконструкции, в период управления Гаскоина (1790–1806) выплавка чугуна из руды возросла до 200–270 тысяч пудов при уменьшении расхода угля.
Завод обслуживал не только Балтийский флот. Высочайший указ вице-адмиралу П. И. Пущину от 30 июля 1787 года требовал отправки пушек для десяти кораблей Черноморского флота по запросу Потемкина. Пущину следовало изъясниться с Грейгом, «сколько можно уделить орудий для помянутого флота из отливаемых в Олонецкой губернии под смотрением шотландского мастера Гаскоина или же для выиграния времени не лучше ли выписать пушек из Англии…». Старания Грейга позволили ввести карронады на российские корабли одновременно с флотом Великобритании и ранее, чем на других флотах, и 25 августа 1790 года в журнале Адмиралтейств-коллегии отмечено, что к этому времени Александровский завод отлил 1166 пушек; из них на пробе разорвало 133 и в сражении в 1790 году треснуло дуло у 17. Из 527 карронских пушек, приобретенных с 1784 года, разорвало только две и потом из 503 — еще четыре. Следовательно, хотя качество литья Александровского завода еще не достигло английского, но уже выгодно отличалось от прежнего.