Он был загружен до предела в первые пять лет своей жизни в России (до 1785 года). Тогда были созданы проекты практически всех его построек – Агатовых комнат, галереи, всех царскосельских апартаментов, отделанных им, со знаменитыми Арабесковым, Лионским, Китайским залами, Опочивальней, Зеленой столовой. Кроме того, в те же годы он построил несколько павильонов царскосельского парка: пирамиду, два китайских моста. Все эти проекты были исполнены до 1787 года.

Сначала ему было поручено сделать новый интерьер нескольких залов Царскосельского дворца, заменив беспокойное убранство Растрелли более строгим, таким, какое Чарлз Камерон видел на руинах античного Рима. Вместо золотых раковин и завитков с цветами и толстыми амурами он поставил в нишах и на стенах настоящие куски мраморных античных статуй и барельефов, только что выкопанных из земли.

Все, кто имели доступ во дворец, приходили смотреть отделываемые залы во время работ еще задолго до их открытия. Сама заказчица была тоже довольна. Она любовалась и не могла налюбоваться Лионской гостиной, стены которой были обиты лионским шелком; Арабесковой комнатой, украшенной живописными орнаментами; спальней, с тонкими стеклянными колонками; кабинетом, названным в шутку «табакеркой», потому что Камерон все стены обложил белым вперемежку с синим стеклом, а сверху закрепил их золочеными бронзовыми пальметками, будто ювелирную коробочку-табакерку.

На берегу речки Славянки возник скромный, но в то же время торжественно красивый Храм Дружбы. Здесь все располагает к тихому отдыху, чтению книги или мечтам. Кругом так поэтично раскинулся пейзажный парк, и Храм Дружбы со своими мощными колоннами и прохладною тенью ласково манит к себе. Невольно каждому хочется подойти к нему. Его нельзя забыть и спутать с каким-нибудь другим павильоном. Этот павильон позднее вдохновил многих архитекторов на красивые архитектурные решения.

Другой павильон – Вольер – птичник, не просто клетка или хозяйственный птичий двор, а классический павильон с колоннадами, в котором посередине находилась красивая зала с зеркалами, мягкими диванами и цветами; к ней примыкали: с одной стороны открытая галерея, в которой стояли древние урны, как символ вечности, и с другой стороны – помещение для певчих птиц, как символ жизни.

Архитектурные замыслы Камерона отличались от произведений других архитекторов внутренним содержанием. В каждом из них был вложен или красивый поэтический образ или смысл.

Наконец, самое замечательное его произведение, о котором он мечтал всю жизнь и которое осуществил – это термы в Царском Селе. Все, чем он был восхищен в молодые годы, когда производил раскопки древних терм в Риме, он воплотил здесь в жизнь. В так называемых Агатовых комнатах он поместил в первом этаже теплые и холодные ванные помещения с комнатами для отдыха и массажа, во втором этаже – залы для занятий и бесед и библиотеку. Агатовые комнаты соединялись с дворцом висячим садом, разросшимся на высоте второго этажа. К саду примыкала названная позднее именем Камерона большая галерея, с которой можно было в хорошую погоду смотреть на праздничные иллюминации, гуляния в парке и на озере, а в ветреные и дождливые дни совершать прогулки внутри застекленной части. С галереи спускалась красивая лестница и пологий «пандус» – прямой спуск без ступеней, украшенный статуями. Такой была осуществленная мечта архитектора.

В эти годы он создает произведения, которые упрочили в истории искусств его репутацию как одного из наиболее изысканных мастеров архитектуры 18-го столетия.

Проектирование города Софии, располагавшегося за Екатерининским парком, также велось в 1780—1785 годах, хотя осуществление замысла Камерона не только затянулось, но и вообще состоялось лишь в небольшой части. На протяжении последующих двадцати лет Чарлз Камерон строит в этом ансамбле несколько павильонов: молочню, кухню, холодную ванну. В Царском Селе он производит разнообразные доделки. Бесконечно тянется строительство Китайской деревни, начатое задолго до приезда Камерона и так никогда и не закончившееся.

Наверное, он вложил столько надежд в свои замыслы, так был уверен, что добьется успеха и перед ним раскроются в России перспективы творчества, не омраченного гонениями и недоброжелательством, что любые неприятности раздражали его и приводили в отчаяние.

Камерон, насколько можно судить по документам, на протяжении пяти лет своей наиболее активной деятельности в Царском Селе совершенно не считался ни с какими финансовыми соображениями: платил подрядчикам то, что они запрашивали, а иногда вообще не платил, требовал дорогих материалов, выписывал из-за границы мебель, разные украшения для дворцовых залов и часть их не принял, добиваясь высшего качества, заставлял по несколько раз переделывать одну и ту же работу и т д. Он был увлечен своими замыслами и, как писал сам, стремился лишь к тому, «чтобы привести дело в настоящую совершенность», не думая о том, как бы сделать дешевле. Это не устраивало Екатерину II. Она заставила Камерона перенести еще один тяжкий удар, снова разрушивший его иллюзии, подобный тем, что уже пришлось ему переживать в Англии.

По ее приказу была назначена специальная комиссия для расследования деятельности Камерона. Началось разбирательство, продолжавшееся несколько лет. В течение этого времени ему практически не давали новых заказов. Хотя комиссия никаких особенных проступков, в конце концов, не обнаружила и в вину Камерону ничего существенного, кроме неаккуратности, поставлено не было, но мастер утерял свою прежнюю горячность и стремление к работе. Это неудивительно; многие месяцы ему приходилось отвечать на бесконечные запросы, часто вызванные неразберихой в конторе строений села Царского, а то и забывчивостью императрицы.

Камерон все же остался в Царском Селе, хотя на рубеже 1780—1790-х годов ему поручали очень немногое. В августе 1791 года он уехал в Англию, «получив временный отпуск с тем, чтобы возвратиться к своим строениям». На родине архитектурный мир встретил Камерона неприязненно, хотя и было признано, что «он достиг высокого положения в чужой стране». Его кандидатура в ходе избрания членов создавшегося тогда архитектурного общества была отвергнута, причем распространились неприятные для зодчего слухи о его прошлом. Камерон вновь покинул Англию. Тем не менее поездка укрепила его положение придворного архитектора. Возможно, возникли опасения, что зодчий может однажды уехать и не вернуться.