Императрица Елизавета произвела Татищева в генерал-поручики, назначив его на пост петербургского генерал-полицмейстера. Одновременно государыня предписала Сенату «повелительных указов» генерал-полицмейстеру «...не посылать, кроме, что принадлежать будет для ведома, а ежели на подчиненных его в каких обидах и взятках будут челобитчики по полицейским делам и должности, оных для рассмотрения отсылать к нему, генерал-полицмейстеру, который имеет всех правосудием довольствовать, как указы повелевают».
В целом Алексей Данилович оставил о себе память как о вполне крепком и толковом администраторе. При нем в «Санкт-Петербургских ведомостях» регулярно публиковались таблицы с обязательными ценами на продукты питания, превышение которых каралось значительными штрафами. Под руководством Татищева была осуществлена капитальная реконструкция центра города, построен Аничков дворец, заложен Смольный монастырь, устроены новые фабрики и заводы. Среди предписаний, направленных на поддержание в городе порядка, – указы о запрете быстрой езды, о борьбе с нищенством, а также о том, чтобы горожане «для забавы по птицам из ружей не палили».
Оставаясь петербургским генерал-полицмейстером, Татищев одновременно осуществлял и управление тюрьмами. По замечанию биографа, «изобретательность не оставляла его и в этой деятельности». Как-то Алексей Данилович предложил выжигать на лбу у преступников клеймо «ВОР». У него поинтересовались, как следует поступить, если впоследствии выяснится, что наказанный невиновен. Татищев ответил, что в таком случае у него на лбу перед словом «ВОР» выжгут частицу «НЕ».
Алексей данилович пытался расширить географические пределы своей деятельности: в 1759 г. по его приказу две роты драгун предприняли рейд, в ходе которого дорога, связывающая Петербург и Москву, была очищена от разбойничьих шаек. В это же время в самом Петербурге полиция осуществила масштабную операцию по закрытию воровских притонов и публичных домов. Впрочем, подобные мероприятия носили регулярный характер. Так, стражи порядка довольно строго выполняли приказ Татищева, предписывающий осматривать трактиры, и в случае обнаружения в них непотребных женщин «оных, допрося, высечь кошками и из тех домов выбить вон». Кроме того, в целях соблюдения «благочиния» на улицах столицы, полиции предписывалось не допускать продажи спиртного в ближайших к храму домах. «Пристойный» вид домов в центре города поддерживался указами, запрещающими вывешивать белье и рекламные вывески «своих мастерств» (большинство из таких вывесок отличались редкой безграмотностью и «наружным безобразием»).
Историк И. Логинов, характеризуя Татищева, писал, что «...при общей в его время малосовестливости в делах служебных, успел значительно приумножить свое и без того хорошее родовое состояние». Однако, несмотря на «малосовестливость», влияние Татищева при дворе оставалось непоколебимым. 30 августа 1757 г. он в последний раз удостоился «высочайшей милости», будучи произведен в звание генерал-аншефа. Скончался Алексей Данилович 12 сентября 1760 г. «во втором часу пополудни» и был похоронен на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры.