Своего рода экзаменом на звание портретиста стало для Антропова изображение в 1759 г. статс-дамы Анастасии Михайловны Измайловой. Ближайшая подруга и дальняя родственница императрицы Елизаветы Петровны, Измайлова в молодости слыла красавицей, но ко времени создания портрета это была уже стареющая чопорная особа, пользующаяся немалым влиянием при дворе. Без прикрас передал художник грузную фигуру, полное лицо с густо насурьмленными по тогдашней моде бровями и ярким румянцем на щеках. Обращенный к зрителю живой взгляд карих глаз и язвительно поджатые губы выдают сметливый ум и властный характер Измайловой. Колоритному характеру модели соответствует насыщенная цветовая гамма портрета, построенная на сочетании сине-голубого, розового и белого. Эта работа художника заслужила похвалу Ротари и принесла Антропову славу одного из лучших русских портретистов, повышение жалованья и чин подпоручика. Вслед за этим полотном художник в течение последующих двух лет создал целую галерею замечательных портретов, в том числе архиепископа С. Кулябки (1760 г.), грузинского царя Теймураза Николаевича, казацкого атамана Ф.И. Краснощекова, княгини Т.А. Трубецкой, духовника императрицы Ф.Я. Дубянского (все 1761 г.) и других.

В конце 1759 г. по протекции фаворита Елизаветы Петровны, образованного вельможи И.И. Шувалова Антропов был принят в качестве живописного мастера в Московский университет, при котором предполагалось сперва учредить и Академию художеств. Но так как это не состоялось, тот же Шувалов помог художнику в 1761 г. получить назначение в святейший правительствующий Синод на место надзирателя за живописцами и иконописцами. В его обязанности входило писать и поправлять иконы, исполнять портреты, рисовать чертежи внутреннего убранства церквей, а также обучать новых мастеров.

В 1762 г. Алексей Петрович был занят изображением Петра III, царствовавшего не более полугода и даже не удостоившегося коронации. Зато его парадных портретов одним только Антроповым было исполнено несколько, не считая эскиза, который в художественном отношении стоит гораздо выше. Вообще живописец нередко повторял свои работы, внося некоторые изменения. Так было и с портретами Ф.Я. Дубянского, Павла I в детстве (1761, 1765 гг.) и другими. К торжествам, посвященным вступлению на престол императрицы Екатерины II в том же 1762 г., художник вместе с подмастерьем (Д. Левицким) подготовил 8 портретов ее величества для триумфальных ворот, поставленных в разных частях города. Судя по сохранившемуся эскизу, императрица была изображена в серебристо-стальном платье во весь рост, с регалиями, в порфире и короне. Еще один портрет государыни Антропов написал для Троице-Сергиевой лавры и впоследствии не раз возвращался к образам царской семьи и близких к ним лиц, исполняя заказы Синода «для поднесения высочайшим особам». В большинстве своем эти работы были копиями с собственных оригиналов или картин других мастеров.

Пребывание Антропова в Москве, выполнявшего многочисленные заказные портреты, затянулось до середины 1763 г. Когда же художник вернулся в Петербург, оказалось, что свою должность при Синоде он практически потерял. Предприняв отчаянную попытку определиться «к одним портретным делам» в ведомство придворной конторы и не получив на то «милостивого соизволения», Алексей Петрович был вынужден вновь хлопотать о восстановлении в штате Синода. Но только к концу 1765 г. его хлопоты увенчались успехом и Антропов был окончательно утвержден в прежней должности с выплатой всего причитавшегося ему жалованья.