Зодчему принадлежит честь проектирования первых столичных железнодорожных вокзалов. Вокзал Царскосельской железной дороги 1837 года был небольшим деревянным зданием; в 1849—1852 годах оно было заменено каменным, тоже по проекту Тона.
В 1837 году Тону было поручено составление проекта еще одного грандиозного сооружения в Москве – Большого Кремлевского дворца. В 1839 году, одновременно с храмом Христа Спасителя, начались строительные работы, законченные в 1849 году. В проектировании и строительстве Большого Кремлевского дворца принимала участие большая группа московских мастеров.
Первоначально Большой Кремлевский дворец и Оружейная палата (в ее проектировании наряду с Тоном принимали участие Н.И. Чичагов, П.А. Герасимов, В.А. Бакарев, М. Трубников и И. Горский) рассматривались как единый комплекс, предполагалось их одновременное строительство. Однако при составлении сметы на 1842 год было решено разделить строительство на две очереди.
Задачей Тона было и композиционно и стилистически подчеркнуть связь здания с окружающими его национальными историческими святынями – древними храмами и царскими дворцами. Новые помещения Большого Кремлевского дворца составили единое целое с древними и стали их непосредственным продолжением. К древней традиции восходят также черты живописности в созданном по проекту Тона ансамбле.
Планировка Большого Кремлевского дворца традиционна и нова одновременно. К традициям классицизма восходят регулярность общего плана постройки (прямоугольник с внутренним двором в центре) и анфиладность расположения залов, как бы нанизанных на одну ось. Сам прием планировки в период классицизма употреблялся в Петербурге по преимуществу при строительстве доходных домов, корпуса которых располагались по периметру участка, оставляя незастроенным пространство внутреннего двора. Но в конкретных условиях Кремля этот прием, переосмысленный применительно к сооружению дворцового типа, трактован оригинально. Большой Кремлевский дворец включил в себя древние храмы, Терема, Золотую Царицыну и Грановитую палаты. Галерея зимнего сада соединила Большой Кремлевский дворец с корпусом, где разместились царские апартаменты, Оружейная палата, Конюшенный корпус, примыкающие под тупым углом к основной группе помещений. В результате возник несвойственный классицизму живописный, свободно расположенный, подобно древнерусским прототипам, ансамбль.
Однако обращение к традиции всегда сопровождается ее переосмыслением. Так случилось и на этот раз. Приближенный к бровке Кремлевского холма дворец придал панораме Кремля со стороны Москвы-реки черты представительности, внес отсутствовавший прежде элемент фронтальности. Кремль приобрел отчетливо выраженный парадный фасад. Прежде в панораме Кремля доминировали вертикали соборов и колоколен. Отныне их живописную группу уравновешивает огромный нерасчлененный блок дворца.
Облик Оружейной палаты богаче, чем дворца, и камерней одновременно. Богаче – благодаря стволам колонн, покрытым резьбой, выполненной по мотивам резьбы теремов; камерней – поскольку нижние этажи представляют собой лишь трактованную иначе часть здания, а не торжественный подий, как во дворце.
В отделке парадных залов Тон был вынужден отойти от своего пристрастия к типовым решениям. Композиция самого большого из парадных залов – Георгиевского – показывает, в каком направлении идет переосмысление традиционного для классицизма типа колонного зала. Георгиевский зал перекрыт сводом. Из-за того что своды опираются на пилоны, отстоящие довольно далеко от стен, боковое пространство становится частью многосоставного грандиозного целого.
Еще в одном из спроектированных для Москвы сооружений – Петербургском вокзале на Каланчевской площади (1844—1851) – Тон вновь обнаружил свойственное классицистам пристрастие к варьированию и разработке раз найденного типа композиции. В здании вокзала соединились черты и мотивы, отработанные при проектировании Большого Кремлевского дворца и Оружейной палаты. Возможно, это сходство было сознательным. Как и общность облика Московского и Петербургского вокзалов обеих столиц, оно должно было представлять определенный комплекс идей. Проект вокзала Петербургско-Московской железной дороги в Петербурге зодчий разработал в сотрудничестве с Р.А. Желязевичем в 1843 году.
Было бы излишне смело предположить, что именно Тон первым обратил внимание на шатер – структуру, которая вскоре будет признана воплощением «самобытных начал» русской архитектуры. Но сделать шатер ведущим компонентом архитектурной композиции значило реализовать в проектной работе убеждения и предпочтения, еще только зреющие в общественном сознании.
