På anbefaling av professor J. C. Dahl i Dresden, ble S. i 1838 ansatt som assistent hos slottsintendant H. D. F. Linstow for å utføre tegninger til innredningen og utsmykningen av Det Kgl. Slott i Christiania. Etter anbefaling av Linstow reiste S. i januar 1841 til Trondheim domkirke i oppdrag for Regjeringen. Domkirken lå da i ruiner og S. skulle foreta undersøkelser og oppmålinger og utarbeide en plan for både restaurering og for at kirken kunne tas i bruk som kroningskirke. I forbindelse med utarbeidelsen av plansjeverket om domkirken sammen med historikeren, professor P. A. Munch, ble S. dessuten anmodet av Regjeringen om å gjennomføre en stipendiereise for å studere katedraler i England og Normandie. S.' tegninger av Trondheim domkirke forelå 1845. De ble deretter oversendt til London for å bli stukket i kopper. Hans detaljerte innstilling med tegninger og beskrivelse dannet i 1851 grunnlaget for Kirkedepartementets første proposisjon om restaurering av domkirken. Det monumentale plansjeverk forelå 1859 og de første konkrete restaureringstiltak ble gjennomført under S.' stedlige ledelse 1869-71.
Under utenlandsreisen i 1843 studerte S. de nye fengsels- og sykehusanlegg i Belgia og Tyskland, og hadde dessuten samtaler med samtidens ledende eksperter, legene Julius og Varrantrap. Med grunnlag i de lovene som ble utarbeidet på denne tid, og forestående planer om flere norske fengselsanlegg og sykehus, kom S. til å stå sentralt i planleggingen av de arkitektoniske løsninger av Regjeringens sosiale program innen denne sektoren i samfunnet. S. fikk således i oppdrag å gjennomføre byggingen av både Botsfengslet på Åkeberg og Gaustad sykehus. Botsfengslet (1843-51) ble bygd som et landsfengsel. Samtidens ledende syn på avstraffelse, det philadelphiske system, krevde total isolasjon. S. løste denne arkitektoniske oppgaven gjennom en aksial oppbygning og tredeling av anlegget ut fra funksjonene: Først portbygningene med boliger for direktør, prest, vaktmester, portner, kokk og bud, dernest administrasjonsbygningen markert med tårn og til sist selve fengslet i tre fløyer, med mulighet til påbygg av enda en. En sentralhall gav vaktene oversikt til fløyene som ligger i en vifteform innenfor et ytre murverk i bruddstein og tegl. I S.' arkitektoniske program lå også innføring av sanitære og varmetekniske nyheter og nye byggemetoder, bl.a. bruk av betong. Med et enkelt og behersket arkitektonisk formspråk artikuleres store murflater med vekselvis halvsirkelformede og flattrykte buede vinduer. Sammen med horisontale bånd og kraftig profilerte gesimser, gir de upussede teglflater fengselsanlegget et borgaktig utseende. Gaustad sykehus (1847-55) er likeledes et pionerarbeid, både arkitektonisk og sosialt. Seks lange fløybygninger for pasienter og økonomibygninger for magasin, verksted og boliger, er gruppert aksialt om en sentralt plassert port- og administrasjonsbygning, markert med et høyt midttårn og åpen underetasje, karnappvinduer, blindarkader og en kobbertekket tårnhette med lanternin og spir. Også her er materialbruken upusset rød tegl med hjørnekvadre i sandstein og islett av sengotikkens og renessansens stilelementer. Anlegget har en vakker beliggenhet i landskapet og grupperingen av enkeltbygningene gir en fri og åpen virkning.
I forbindelse med etableringen av den katolske menighet i Christiania ble S. anmodet om å fremme forslag til kirkebygg. Sannsynligvis med tanke på innsamling av midler fra Europa ble prosjektet lagt stort opp, formet som en langkirke med en stor sidefløy og med en rekke gavlformasjoner langs hovedtaket, muligens etter forbilde av St. Petri kirke i Hamburg. Imidlertid ble planene til St. Olavs kirke (1852-56) utviklet til en arkitektonisk nøktern og forenklet langkirke, oppført for 15 000 Spd. Til sammenligning kom Trefoldighetskirken (1850-58) på 150 000 Spd. St. Olavs kirke kom til å bli prototypen for en rekke av S.' kirkebygg, bl.a. Vestre Aker kirke (1853-55), Østre Aker kirke (1857-60) og Strøm kirke (1857) i Sør-Odal. Fra begynnelsen av 1840-årene pågikk det en sammenhengende debatt med hensyn til valget mellom langkirke og sentralkirke innen de nordeuropeiske protestantiske kirkebygg. Debatten endte foreløpig med utarbeidelsen av regulativet i Eisenach 1861. Det er med bakgrunn i dette at S. først kom til å være påvirket av konkurransen om St. Nicolaikirken i Hamburg (1845) og leverte et langkirkeprosjekt til konkurransen om Trefoldighetskirken (1849). Senere, sannsynligvis under innflytelse av Alexis de Chateauneufs Trefoldighetskirke og hans tanker om sentralkirke som den beste løsning for det protestantiske gudshus, leverte S. et sentralkirkeprosjekt til konkurransen om Grønland kirke (1864). Selv om S. ikke kom til å vinne noen av disse konkurransene, førte hans arkitektoniske kunnskaper og tekniske innsikt ham likevel inn i andre betydelige oppgaver, restaureringen av Vår Frelsers kirke (1849-50) og oppførelsen av Trefoldighetskirken (1850-58), begge etter arkitekt Alexis de Chateauneufs planer. I denne sammenheng kom S. i forbindelse med Wilhelm von Hanno (s.d.). Fra 1853 inngikk de et kompaniskap som varte fram til det kom til et brudd i 1864. Gjennom arkitekt Alexis de Chateauneuf hadde von Hanno fått en solid utdannelse. Han var en glimrende illustratør for de mange byggeprosjekt som inngikk i S.' omfattende arkitektvirksomhet og som gjaldt de fremste byggeoppgaver i landet på denne tid. Blant de betydelige prosjekt som ikke kom til utførelse må fremheves konkurranseforslagene til bygning for Stortinget i begynnelsen av 1850-årene. Prosjektet Vaterpas som fikk 1. premie i konkurransen 1857, foreslo to monumentale hovedfasader, en mot Eidsvolls plass og en mot Karl Johans gate. En rektangulær stortingssal, tilbaketrukket mellom to fløyer, skulle vende ut mot Eidsvolls plass. Hovedinngangen mot Karl Johans gate ble i ett av forslagene markert med et høyreist tårn, en løsning som sterkt påminner om tyske og nederlandske rådhustradisjoner.
Fremveksten av jernbanen førte S. og von Hanno inn i prosjekteringen og oppføringen av landets første jernbanestasjoner. Av spesiell betydning er Hovedbanens stasjon i Christiania (1854), som fremtrer med en klar funksjonsdeling mellom ankomst- og avreisehall (revet) og selve administrasjonsbygningen (delvis bevart), begge oppført i upusset rød tegl. De fleste by- og forretningsgårder ble oppført i kompaniskapet med von Hanno. Generalkonsul Peter Petersens gård, Karl Johans gate 16 (1855-56), var for sin tid en hypermoderne forretningsgård, bygd "i reen italiensk Palæstiil" og praktfullt anlagt både i det indre og ytre. Huset, som er brent, hadde to og en halv etasje, hvor mellometasjen var en 3 meter høy mezzanin til lagerfunksjonene. Man unngikk dermed den unødige varetransport fra bakenforliggende uthus eller lager på høytliggende loft. Løsningen var vanlig i utlandet, men ny i Norge. Eierens leilighet var anlagt i hovedetasjen med terrasse på taket og kjeglebane i mezzaninetasjen. Creditbankens gård ble oppført i tre etasjer med telegrafstasjon i annen etasje og utleieleiligheter i tredje etasje. Eksteriøret er i florentinsk renessanse med pusset mur og høy underetasje i rustikka. Bygningens palasspreg imponerte samtiden og man sammenlignet den med Universitetsbygningene til C. H. Grosch.
S.' arbeid med privatboliger, villaer og landsteder er et uutforsket emne. Interessant er hans bidrag til landets første bygg i sveitserstil allerede omkring 1845. Mest kjent er "Punchebollen" (1840-årene), bygd for grosserer J. Thms. Heftye. S. varierte sine løsninger, både stilmessig og i materialvalg. Således er Jens Rings Stabekk (1856) sterkt influert av S.' samtidige anlegg på Gaustad, både i detalj og materialbruk. Dette gjelder også kjøkkenbygningen på Oscarshall (1850-årene), mens Drammensveien 79 (1858-59) er oppført i nyrenessansestil med pusset tegl. Denne stil ble også benyttet ved oppførelsen av to drivhus med mellomliggende hagesalong, for Peter Anker på Rød herregård, Halden (1863).
S.' skapende evner kom til utfoldelse mens Norge ble bygd opp etter 1814. Samtidig økte befolkningen sterkt. Dette førte ham inn i oppgaver som var helt nye innen vårt lands arkitektur. Ut fra tidens nye syn på fengsels- og sykehusinstitusjoner, jernbaner, kirkebygg og forretningsgårder ble disse formet med en pågående interesse for samtidens teknologiske utvikling. Det er derfor nærliggende å sammenligne S.' arkitektkunnskaper med en ingeniørs faglige innsikt i byggeoppgavene. Mer enn noen annen arkitekt i samtiden kom S. til å bli vårt lands statsarkitekt med de mange og omfattende byggeoppgaver for regjeringen og typetegninger til kirker og fengselsvesenet. S.' befatning med restaureringen av Trondheim domkirke (1841-71) og Gamle Aker kirke (1856-61) førte ham ut i en heftig og vanskelig debatt i samtiden. Debatten var sterkt personavhengig og ble ført an av Fortidsminneforeningens antikvar Nicolay Nicolaysen. Fra et utgangspunkt i grundige bygningsundersøkelser og ønsket om en redelig arkitektur, tok S. etter hvert i bruk konfliktfylte restaureringsprinsipper. Ettertiden viser at han absolutt ikke stod uforstående overfor grunnleggende bevaringsideer, men at hans vurderinger var avhengig av økonomiske forutsetninger og bygningstekniske løsninger som han mente var bedre egnet under våre klimatiske forhold. Stridighetene på dette punkt bidrog kanskje til at S. ikke fikk pensjon av Stortinget. Som ledende arkitekt frembrakte han helstøpte og klart organiserte byggverk med bredde i bruk av historiske stilelementer. Hovedinntrykket er likevel nøkternhet og tilbakeholdenhet, selv i monumentale oppgaver som fengsler, sykehus og de militære anlegg på Akershus med bl.a. Hovedarsenalet (1859-60). Ettertiden vil vel spesielt fremheve disse byggverk fra S.' hånd, pga. deres konsekvente løsninger og den særpregede bruk av upusset tegl. Hans produksjon synes sterkt preget av en reflekterende holdning til oppgaven og en tilbakeholdenhet som var fremmed for den eklektiske von Hannos frodige kunstnernatur og behov for detaljrik utfoldelse.
