После основания Московского университета И. И. Шувалов вошел в Сенат с новым предложением, в котором писал: «Когда… науки в Москве приняли начало… чтобы оные в совершенстве приведены были, то необходимо установить Академию художеств, которой плоды, когда приведутся в состояние, не только будут славою здешней империи, но и великою пользою казенным и партикулярным работам, за которые иностранные (мастера) посредственного звания, получая великие деньги, обогатясь, возвращаются, не оставя по сие время ни одного русского ни в каком художестве, который бы умел что делать». А между тем, продолжал свой доклад просвещенный и патриотически настроенный вельможа, «есть многие молодые люди, которые, имея великую склонность, а более природное дарование, но не имея знания в иностранных языках, почему толкование своего мастера бы разумели, а еще меньше основания наук, необходимых к художеству». А посему, заключал И. И. Шувалов, «если Правительствующий Сенат опробует представление об учреждении Академии, можно некоторое число взять способных из (Московского) университета учеников, которые уже и определены учиться языкам и наукам, принадлежащим к художеству, то ими можно скоро доброе начало и успех видеть. Сия Академия будет учреждена здесь, в Санкт-Петербурге, по причине, что лучшие мастера не хотят в Москву ехать, как в надежде иметь от двора работы, так и для лучшего довольствия иностранных (мастеров) здешней жизнью».
Постановление Правительствующего Сената от 6 ноября 1757 года по этому делу гласило: «Приказали означенную Академию художеств здесь, в С.-Петербурге, учредить, а на каком основании оная быть может, имеет о том генерал-порутчик и Московского университета куратор и кавалер Шувалов подать в Правительствующий Сенат проект и штат; а ныне на первые годы по вышеписанному требованию на содержание учителей и помянутого дома 6000 р. отпустить…»
Так родилась Петербургская Академия художеств, которая воспитала блестящую плеяду отечественных мастеров, гордость русского искусства: зодчих В. И. Баженова, И. Е. Старова, А. Д. Захарова, ваятелей Ф. И. Шубина, М. И. Козловского, И. П. Мартоса, живописцев Ф. С. Рокотова, О. А. Кипренского, С. Ф. Щедрина, К. П. Брюллова, А. А. Иванова, И. Н. Крамского, И. Е. Репина, В. И. Сурикова…
Первое время ее полновластным руководителем в роли куратора был сам Иван Иванович Шувалов, с присущей ему энергией взявшийся за претворение в жизнь замыслов об основании художественного образования в России. Занятия в Академии начались уже в 1758 году.
Первых слушателей набрали среди учеников гимназии при Московском университете, проявивших склонности к изящным искусствам. Помещения для занятий Шувалов предоставил в своем собственном петербургском доме. Этим не исчерпывался материальный вклад куратора в обеспечение условий для нормального функционирования Академии. Он подарил Академии свою великолепную картинную галерею из 104 картин, среди которых были шедевры Рубенса, Иорданса, Остаде, Ван-Дейка, Рембрандта, Тинторетто, Лотто, Веронезе, Гверчино, Перуджино, Греза, Пуссена и других первоклассных мастеров. Благодаря этому ученики Академии с первых же своих шагов общались с произведениями корифеев мирового искусства, воспитывая вкус и расширяя кругозор. Учащиеся также свободно могли знакомиться и с коллекциями Эрмитажа. Академическая художественная галерея постоянно росла за счет других пожертвований, в результате чего к 1770 году в собрании Академии художеств было уже 337 картин, 7728 рисунков, множество «антиков» — обломков древних мраморных статуй и барельефов, а также гипсовых слепков с памятников античного ваяния.
Вначале Академия, когда ею управлял еще И. И. Шувалов, формально числилась при Московском университете. При новой императрице Екатерине II Шувалов впал в немилость и вынужден был от греха подальше отсиживаться в чужих краях. Жил сначала в Вене и Париже, потом в Лондоне, а затем целых восемь лет в Риме. За границей И. И. Шувалов общался с тамошними знаменитостями, встречался с Вольтером, с которым (как и с Гельвецием) переписывался еще с 50-х годов, пересылая фернейскому мудрецу материалы для его «Истории Петра Великого», в Риме закупал для Академии художеств слепки с прославленных античных статуй, а также картины старых мастеров для Эрмитажа. Между этими делами он выполнил одно деликатное дипломатическое поручение императрицы в сношениях с Ватиканом, чем завоевал благорасположение Екатерины II, и смог вернуться на родину, где по сему случаю Г. Р. Державин сочинил «Эпистолу И. И. Шувалову на прибытие его из чужих краев».