Прожил в Верхокамье Андрей недолго, уже в восемь лет его привезли в подмосковное имение Александра Строганова, где он и воспитывался. А в 22 года он вместе с графским сыном Павлом отправился в турне по России. Из Подмосковья молодые люди под опекой гувернера уехали в Казань, затем в Выборг и Иматру, побывали в Олонецкой губернии, на тульских заводах, прокатились до Урала, посещали южные пределы России. В путешествиях по стране Воронихин, Павел Строганов и Ромм провели шесть лет. Затем они отправились в заграничный вояж. Денег у графа Строганова было много, и путешественники объездили всю Европу. Но в это время во Франции началась революция, и молодой Строганов вместе с Воронихиным вернулись домой.
Андрею Воронихину было уже за тридцать, когда граф Строганов поручил ему восстановить после пожара свой петербургский дворец на углу Невского и Мойки. И тот успешно исполнил задание. После этого Строганов решил вопрос с принятием Воронихина в Академию художеств. Сделать это было нетрудно, потому что ее президентом был приятель графа.
Как тогда полагалось, Воронихину предстояло за два года создать большую картину. Он нарисовал строгановскую дачу, которую, кстати, сам же и построил. После этого выходец с Урала стал академиком.
А в 1800 году император Павел решил построить церковь, не уступающую собору Святого Петра в Риме. Руководить всеми работами самодержец поручил графу Строганову, он к этому времени возглавил Академию художеств. Строителем нового собора, получившего название Казанского, граф назначил Андрея Воронихина. Правда, был один препон, чтобы заняться таким масштабным делом, надо было иметь звание архитектора Академии художеств. Но обошлось без проблем, за два дня до назначения Воронихина строителем собора академия, где командовал Строганов, присвоила зодчему этот чин.
На возведение собора император Павел выделил 2,8 миллиона рублей серебром и дал срок – три года. Согласно проекту, предполагалась еще колокольня, но царь вычеркнул ее из сметы.
Деньги казна давала частями, сначала было выделено 200 тысяч рублей, но вдруг произошел дворцовый переворот, к власти пришел император Александр, финансирование стройки практически остановилось. Однако самодержца удалось заинтересовать новым зданием, и он вскоре возобновил выделение денег.
Возникало множество проблем, одной из них было затопление водой стройплощадки. Петербург и так стоит на болоте, а рядом с Казанским собором есть еще и Екатерининский канал (сейчас Грибоедова). Вода поднималась, грозя затопить объект. Ее постоянно откачивали.
Не все были довольны назначением строгановского протеже, и начались интриги, к Воронихину несколько раз собирались приехать архитекторы для осмотра работ, чтобы сделать какие-то, скорее всего, неприятные для него выводы. Граф Строганов отбивался от происков недоброжелателей, а Воронихин придумывал, как обезопасить стройку.
Забот у архитектора было множество. Например, на облицовку шел пудожский камень. Отличный материал, только со временем он крошился. Воронихин затирал его рижским алебастром и после покрасил известковой краской под основной цвет натурального камня. Площадь облицовки Казанского собора 22,7 тысячи квадратных метров. Из чугуна высшего качества делали опоры для колонн, финский гранит шел на ступени и цоколь. Оконные рамы и двери изготавливали из казанского дуба. Справились и с затоплением, механизировав систему откачки воды. Строительство было грандиозным, на нем иногда трудилось до двух тысяч рабочих разных специальностей.
Одновременно с Казанским собором Воронихин занимался возведением здания Горного корпуса на Васильевском острове. Некоторые историки считают, что возглавил это строительство архитектор опять с помощью графа Строганова, так как у него были громадные связи с горным ведомством. Стройка продолжалась до 1811 года. Также Андрей Воронихин возвел колоннады в Петергофе, работал в Павловске и Стрельне, восстанавливал дворцы и строил новые здания.

Строительство же Казанского собора затянулось, и император Александр I приказал в августе 1811 года закончить его за месяц. Началась жуткая суматоха, но в сентябре все-таки прошло торжественное освящение Казанского собора в присутствии государя, его семьи и всего двора. К сожалению, великолепный храм так и остался недостроен. Началась война с Наполеоном, и всем стало не до собора. Однако это здание и сейчас является одним из главных украшений Северной столицы России.
Также Андрей Воронихин исполнял обязанности профессора в Академии художеств – вел занятия, дежурил, составлял различные документы, в том числе и сметы расходов на изготовление необходимых инструментов и прочего. Кроме всех этих дел, Андрей Воронихин оформил и дворянство. Он стал надворным советником, и чтобы все было сделано как полагается, подал необходимые документы в Петербургское дворянское депутатское собрание. Предводителем этого заведения, так уж совпало, был его старый покровитель граф Строганов. И потому проблем с возведением в дворянство у Воронихина не было.
В начале 1811 года уральский зодчий был награжден орденом Святого Владимира 4-й степени. Осенью его назначили старшим профессором архитектуры в Академии художеств, а вскоре Воронихин получил орден Святой Анны 2-й степени с бриллиантами и пенсию.
У архитектора было много проектов. Он собирался участвовать в строительстве Исаакиевского собора и храма Христа Спасителя в Москве. Но в марте 1815 года Андрей Воронихин умер, как тогда сообщили, «от апоплексического удара». Он похоронен на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры. На могиле гранитный памятник в виде колонны, на одной из деталей изображен барельеф фасада Казанского собора.