В 1780-х годах здание Сената было перестроено архитектором И.Е. Старовым в стиле классицизма. Но, несмотря на перестройки и обновления, старое здание быстро ветшало. В 1808 году его стены были укреплены «железными связями», а в большом зале установили подпоры-колонны. В это же время проводились работы по замене балок и стропил.
В 1810-х годах со стороны Галерной улицы по проекту Л.И. Шарлемана к зданию Сената был пристроен новый трёхэтажный корпус для типографии. А сразу за Галерной улицей находился дом купчихи Кусовниковой.
После победы над Францией статус России требовал нового архитектурного стиля, которым и стал ампир. Кроме того, Сенат хотел размещаться в соответствующем своему статусу помещении. К тому же увеличилось число его служащих. 10 августа 1827 года император Николай I посетил Сенат и принял решение перестроить это здание.
Тогда же было принято решение перевести сюда и Синод, освободив таким образом полностью здание Двенадцати коллегий для нужд петербургского университета.
Император повелел строить новый дом Сената по образу и подобию здания Главного штаба на Дворцовой площади.
13 сентября 1827 года был объявлен конкурс на перестройку зданий. В нём участвовали несколько известных архитекторов. Например, Поль Жако предлагал построить одно общее здание, напоминавшее галерею Лувра. Стасов планировал перестроить лишь здание Сената. Карл Росси же составил проект двух новых зданий. Несколько раз этот проект перерабатывался архитектором, в итоге возник проект двух корпусов, соединённых между собой аркой, что и задумывал Николай I.
Проект Росси был утверждён 18 февраля 1829 года. 24 августа состоялась торжественная закладка здания Сената. В фундамент положили памятную доску с надписью: «Чертёж фасада, высочайше утверждённый, составлен был архитектором Карлом Росси. Строитель здания был архитектор Александр Штауберт». В 1830 году, когда дом Кусовниковой удалось выкупить в государственную казну, было заложено здание Синода.
В июле 1831 года Николай I утвердил проект скульптурного убранства. Император дал указание изобразить фигуры не «в рост», а сидячими, убрать трофеи, книги законов в руках гениев сделать без надписей, фигуры одеть в античные тоги или придать большую аллегоричность.
К началу октября 1832 года возведение корпусов было завершено, приступили к внутренней отделке зданий. Здание Сената было завершено к ноябрю 1835 года. В 1834 году, после завершения внутренних работ, здесь уже работал Сенат. А ещё через год было завершено строительство здания Синода и Триумфальной арки. Высота арки вместе со скульптурой составляет 26 метров, высота свода – 12 метров, ширина арки – 20 метров. Над аркой размещена скульптурная группа «Благочестие и Правосудие». Она символизирует веру в закон.