Кроме занятий под руководством знаменитого итальянца, он изучает античное искусство, знакомится с работами современных итальянских мастеров. Первым за границей им был выполнен мраморный рельеф на античный сюжет «Геркулес с Омфалою». Овладение техникой обработки мрамора значительно повысило в дальнейшем художественный уровень произведений скульптора.

В 1806 году кончился срок пребывания пенсионеров в Риме. По приезде в Петербург Демут-Малиновский активно включается в работу. Им были созданы пластические композиции для крупнейших построек того времени: Казанского собора, Биржи, Горного института и Адмиралтейства.

Казанский собор архитектор А. Н. Воронихин намечал обильно украсить скульптурой. Над скульптурным оформлением собора, вместе с такими признанными мастерами, как Мартос и Прокофьев, работали и недавние пенсионеры Академии художеств В. И. Демут-Малиновский и С. С. Пименов.

По сторонам северного входа с Невского проспекта в полукруглых нишах расположены четыре гигантские скульптуры. Одна из них — статуя Андрея Первозванного работы Демут-Малиновского.

Как пишет Л. Б. Александрова: «Фигура Андрея Первозванного установлена фронтально. Лицо выражает страдание. Античный тип лица, прекрасные пропорции полуобнажённого тела сближают скульптуру с классическими образцами. Как мастер, прошедший классическую школу, Демут-Малиновский, вопреки религиозному сюжету, представляет героя полуобнажённым. Изображение обнажённой фигуры всегда было в центре внимания художников классицизма. Нагое тело в скульптуре рассматривалось ими как единственный источник „тех красот, кои бывают неувядаемы“ и удовлетворяют „вкусу всех времён“. Здесь же нашло своё отражение и характерное для русских мастеров стремление к правдивости изображения. Это сказалось в естественности движения фигуры. Убедительно решённый сложный поворот корпуса свидетельствует о глубоком знании натуры. Очень удачно вписан в общую композицию крест — символ мученической смерти святого. В статуе Андрея Первозванного Демут-Малиновский раскрывает тему страдания. Уже здесь проявилось тяготение скульптора к обобщённо-философским образам в отличие от героичности и конкретности образов Пименова».

Для Казанского собора скульптор выполнил также гипсовые статуи: Ильи Пророка, архангела Михаила и аллегорическую фигуру Веры для главного алтаря, не сохранившиеся по причине недолговечности материала.

Работы молодого скульптора для Казанского собора высоко оценил совет Академии. Сначала за эскиз статуи Ильи Пророка Демут-Малиновский получил звание академика, а за статую Андрея Первозванного он был произведён в адъюнкт-профессоры.

Творческое содружество Демут-Малиновского с архитектором А. Н. Воронихиным и скульптором С. С. Пименовым продолжилось в работе над другим крупным сооружением начала XIX века — Горным институтом. Здание института имело большое градостроительное значение. По своему положению оно являлось своеобразными морскими воротами города со стороны Финского залива.

Основная работа по созданию скульптурных произведений для здания Горного института была выполнена Демут-Малиновским. Ему принадлежат группа «Похищение Прозерпины Плутоном» и оба барельефных фриза — «Аполлон, приходящий к Вулкану за колесницею» и «Венера, требующая от Вулкана доспехи Марса».

Скульптурная группа Демут-Малиновского воссоздаёт эпизод похищения богом подземного мира Плутоном Прозерпины (дочери Зевса и богини земного плодородия Деметры).

«Делая широкий шаг вперёд, — пишет И. М. Ромм, — чуть наклонив вниз голову, Плутон несёт перед собой слабо сопротивляющуюся ему Прозерпину, которая левой рукой пытается оттолкнуться от своего похитителя, а правой выразительным жестом отчаяния и жалобы как бы прикрывает свою голову.

У ног Плутона и Прозерпины трёхголовый пёс — страж подземного царства.

Могучее обнажённое тело и сильные руки Плутона, подчёркнуто крупные грубоватые черты его лица, косматая грива волос — всё это усиливает впечатление уверенности и силы. В трактовке фигуры Прозерпины скульптор пользуется иными средствами: её тело окутано мягкими складками ткани, движения полны неуверенности и грации. Как будто и в момент борьбы она стремится сохранить красоту и женственность».

В 1808 году Демут-Малиновский выполнил статуи кариатид для интерьера кабинета-фонарика в Павловском дворце. Скульптуры служат основанием арки, которая разделяет собственно кабинет и застеклённую полуротонду.

В 1811 году Демут-Малиновский приступил к скульптурному оформлению Биржи. Здесь ему принадлежит группа «Балтийское море», или, как её чаще называют, «Триумф Нептуна».

«Образ Нептуна, — отмечает Л. Б. Александрова, — решён традиционно: полуобнажённая могучая фигура бога морей с трезубцем в левой руке и с короной на голове. Он восседает на квадриге гиппокампов — фантастических существ с конскими головами и рыбьими хвостами. В трактовке образов Волхова и Невы подчёркивается национальный характер аллегорий. Они напоминают сказочных божеств — русалку и водяного. Композиция отличается необычайной целостностью, достигаемой объединяющим движением изображённых потоков воды, ниспадающих драпировок, обращёнными к Нептуну взглядами аллегорических фигур».

К 1811 году относится начало работ Демут-Малиновского по оформлению Адмиралтейства, перестраиваемого по проекту А. Д. Захарова. Для этой постройки по моделям Демут-Малиновского были выполнены три летних месяца, две аллегорические статуи рек Енисея и Лены, аллегория «Европа» и статуя одного полководца на аттике башни. Статуя «Европа» располагалась на фоне одного из фасадов со стороны Невы. Она представляла одну из четырёх аллегорий частей света, оформлявших невские фасады Адмиралтейства.

После 1812 года наступает новый этап в творчестве скульптора. Почти на десятилетие он обращается от монументально-декоративных работ к станковой и мемориальной пластике.

Тема народного героизма и самоотверженной борьбы простых русских людей с наполеоновскими полчищами нашла яркое выражение в «Русском Сцеволе» (1813).

«Статуя изображает русского крестьянина, — пишет И. М. Ромм, — который, будучи схвачен солдатами Наполеона и заклеймён (на запястье левой руки виден след от наложенного клейма с латинской буквой „N“), с гневом и презрением к врагу отсекает клеймёную руку. Этого безымённого героя художник сравнил с легендарным римлянином Муцием Сцеволой, пожертвовавшим рукой, чтобы доказать решимость и мужество защитников Рима.

В лице своего героя, с короткой бородой и слегка вьющимися волосами на голове, во всей его крепкой, широкоплечей фигуре Демут-Малиновский воплотил несомненно национальный тип. Убедительно переданы скульптором решительный взмах правой руки крестьянина, сжимающей топор, а также выражение лица, спокойное и в то же время достаточно живое. Вместе с тем, следуя приёмам скульптуры того времени, Демут-Малиновский не стремился к изображению реальной крестьянской одежды и представил своего героя полуобнажённым».

Скульптура получила высокую оценку современников. Так, русский художественный критик В. И. Григорович писал, что статуя, «исполненная… как подражание натуре, прекрасна» В 1813 году за неё Демут-Малиновскому присвоили звание профессора скульптуры.

Дальнейшее развитие патриотическая тема в творчестве Демут-Малиновского получила в портретных работах. Прежде всего надо назвать произведения, посвящённые русским полководцам — М. И. Кутузову и А. В. Суворову. Вместе с портретами М. В. Ломоносова, поэтов В. А. Озерова и М. Н. Муравьёва, созданными мастером в середине и второй половине десятых годов XIX века, они сыграли немаловажную роль в становлении русского классического скульптурного портрета.

Примерно с 1817 года Демут-Малиновский и Пименов начинают сотрудничать с архитектором К. И. Росси, принимая самое активное участие в скульптурном оформлении Елагина и Михайловского дворцов, ансамбля Александрийского театра (ныне театр имени А. С. Пушкина) и других сооружений.

В 1823 году Демут-Малиновский вместе с Пименовым приступает к скульптурному оформлению фасадов и интерьеров одной из наиболее крупных построек Росси — Михайловского дворца. Здесь Демут-Малиновскому принадлежит большая часть наружной отделки здания и фриз главной лестницы.