Do Polski wysłano go w listopadzie 1763 roku, ponieważ dotychczasowy tamtejszy poseł rosyjski Herman Karl von Keyserling był już stary i schorowany i nie mógł już wykonywać wielu obowiązków. Jako ambasador w Polsce był przeciwnikiem reform podejmowanych przez obóz królewski, występował przed magnatami i szlachtą jako obrońca wolności. Zyskał przez to wsparcie szlachty w działaniach mających na celu utrudnianie i blokowanie reform podejmowanych przez Stanisława Augusta Poniatowskiego i stronnictwo Czartoryskich. Na sejmie 1766 uniemożliwił ograniczenie liberum veto i przyczynił się do rozwiązania, trwającej od 1764, konfederacji generalnej.

Repnin otrzymał od Katarzyny II specjalne zadanie: miał skłonić posłów, przy pomocy groźby lub obietnicy urzędów bądź jurgieltu (stałej pensji od dworu rosyjskiego), by uchwalili traktat gwarancyjny z Rosją. Ten traktat oznaczał praktycznie koniec suwerenności Rzeczypospolitej. Pod pozorem obrony dysydentów wprowadził do Polski wojska rosyjskie w liczbie 40 000.