Новая волна градостроительных работ в 1820-е годы, связанная прежде всего с деятельностью архитектора К. И. Росси, определила и новый этап в творчестве Демута-Малиновского. Вместе с С. С. Пименовым он участвовал в монументально-декоративных работах почти всех петербургских построек зодчего.
Одной из первых работ Росси в Петербурге была перестройка ансамбля дворцовых зданий на Елагином острове. Все пластическое оформление фасадов и интерьеров построек было выполнено Пименовым и Демутом-Малиновским. Последнему было поручено «изготовление для Елагиноостровского дворца к июлю месяцу (1821 г. - Л. А.) по рисункам г. главного архитектора, из чистого казанского алебастра: в Овальную залу 16-ть кариатид и в столовую залу 26-ть голов с капителями […]». Далее заказ расширился. Для Овального зала еще было выполнено четыре «исторических барельефа, коих сюжет остается его (Демута-Малиновского. - Л. А.) произволе, шесть барельефов с канделябрами и орнаментами и два полуциркульных над дверьми с орнаментами». Для столовой залы скульптор дополнительно исполнил четыре «супорта» с изображением «купидонов с гирляндами и другими украшениями» [15]. Внутренняя отделка дворца погибла во время пожара в период Великой Отечественной войны. Но по сохранившимся фотографиям можно судить о некоторых работах скульптора, например, об отделке Овального зала.
В 1823 году Демут-Малиновский вместе с Пименовым приступает к скульптурному оформлению фасадов и интерьеров одной из наиболее крупных построек Росси - Михайловского дворца. В отделке широко использовались орнаментальные мотивы триумфального характера, типичные для мастеров позднего классицизма: стилизованные грифоны, секиры, ликторские связки. Античные доспехи на барельефах дворца переплетались в изящные орнаментальные группы. Эти богатые декоративные композиции были разработаны самим Росси. Демуту-Малиновскому принадлежит большая часть наружной отделки здания и фриз главной лестницы. Декоративная скульптура отличается торжественным величием и строгостью форм. Наиболее интересная работа Демута-Малиновского в Михайловском дворце - огромный рельефный фриз из сорока четырех прямоугольных панно, проходящий вдоль главного и садового фасадов здания. Сюжеты для фриза взяты из античной истории и представляют процессию римских воинов. В расположении фигур скульптор использовал принцип классического равноголовия. Фигуры плотно заполняют всю плоскость рельефа, отчего фриз кажется несколько тяжеловесным. Эта перегруженность композиции отражает характерную для позднего классицизма черту - тяготение к подчеркнутой монументальности форм.
Скульптурная группа садового фасада представляет собой композицию из двух фигур Слав, держащих щит с гербом царской фамилии. Фигуры женщин полны величия и спокойствия. Силуэт группы четко вырисовывается на фоне неба.
Из всей отделки интерьеров дворца, выполненной скульптором, до нашего времени сохранились лишь орнаментальные композиции парадной лестницы, фриз в виде стилизованных грифонов, растительного орнамента и военной арматуры превосходно гармонирует с общим архитектурным решением этого помещения.
В 1819 году Росси приступил к созданию лучшего своего творения - ансамбля Главного штаба и министерств. Через улицу, проходящую в центре ансамбля, зодчий перекинул двойную арку. Она стала смысловым центром этого грандиозного сооружения, на ней сконцентрировано основное скульптурное убранство. Мотив триумфальных арок был распространен в период позднего классицизма. Еще в начале XIX века А. Д. Захаров оформил в виде арки центральный проезд Адмиралтейства. Сам Росси использовал арки и в других своих постройках - в зданиях Александрийского театра, Сената и Синода. Современник Росси архитектор В. П. Стасов создал по типу античных триумфальных арок Нарвские и Московские ворота.