Пожар в Твери 12 мая 1763 г. уничтожил почти всю деревянную застройку города на правом берегу Волги. Бедствие стало поводом к проведению масштабной реконструкции города в стиле новой регулярной архитектуры. С 1763 по 1767 гг. М.Ф. Казаков работал в Твери (в научной литературе с этим периодом его карьеры архитектора связано много необоснованных предположений). М.Ф. Казаков исполнял чертежи фасадов путевого дворца, зданий на восьмигранной Фонтанной пл. (ныне пл. Ленина), а также провиантских складов. Главную роль в проектировании как путевого дворца, так и городской застройки играл П.Р. Никитин, а возможно, и смоленский генерал-губернатор Виллим Виллимович Фермор, назначенный ответственным за строительство в Твери. Все проекты этого периода были выполнены под влиянием уходившего из моды стиля барокко, характерного для школы Д.В. Ухтомского, в соединении с принципом утилитарности, свойственным образцовым проектам. В этих работах исследователям трудно определить самостоятельный художественный почерк как М.Ф. Казакова, так и П.Р. Никитина. Достоверно известно, что в 1766 г. М.Ф. Казаков выполнил акварельный вид строящегося города с подробно изображёнными древним кремлём, соборами, новым путевым дворцом на переднем плане и застройкой набережной «единой фасадой» вдалеке. В 1767 г. М.Ф. Казаков подписал проект Екатерининского придела собора Вознесенского монастыря в Смоленске (1697–1700 гг.) – небольшой постройки с двухсветным четвериком в три оси, увенчанным барочным четырёхгранным куполом с люкарнами и ложной главкой. Окна были украшены «наличниками с ушами», а средний ризалит четверика – рустом. В 1768 г. М.Ф. Казаков составил образцовый проект одноэтажных домов в пять окон для города Белый Смоленской губернии (ныне Тверской области). Единственным украшением безликих фасадов здесь был руст вокруг среднего ложного окна. В 1768 г. начался московский период жизни М.Ф. Казакова. Он приступил к работе над крупнейшим проектом того времени – строительством Кремлёвского дворца, автором которого был В.И. Баженов. В апреле М.Ф. Казаков получил положительный аттестат о работе в Твери, а затем был принят в организованную 1 июля Экспедицию Кремлёвского строения под начало генерала-поручика Михаила Михайловича Измайлова. В декабре того же года В.И. Баженов назначил М.Ф. Казакова своим помощником и взял в Санкт-Петербург для представления императрице Екатерине II проекта Кремлёвского дворца. В рапорте 1768 г. В.И. Баженов высоко оценил профессиональные качества М.Ф. Казакова и ходатайствовал о чине секунд-майора для своего протеже. Этот чин М.Ф. Казаков не получил, но в начале 1769 г. был назначен «за архитектора», т.е. заместителем В.И. Баженова. Работа в Экспедиции Кремлёвского строения была для М.Ф. Казакова серьёзной профессиональной школой: он занимался составлением плана Кремля (1769–1770 гг.), оформлением торжественной церемонии закладки дворца (1772 г.); здесь началось его сотрудничество со скульптором Иоганном Юстом. В 1770 г. В.И. Баженов заказал для Экспедиции Кремлёвского строения восемь книг увражей Жана-Франсуа Неффоржа, влияние которых на творчество М.Ф. Казаков, не имевшего опыта непосредственного знакомства с европейской архитектурой, исследователям трудно переоценить.