Nach der Vorlage eines Kupferstichs von Raffael malte er für die Kirche in Trebbin im Teltow ein Altarbild, das die Aufmerksamkeit König Friedrich Wilhelms III. (1770-1840) hervorrief. Dieser förderte Wachs Talent und gab ihm eine Anzahl von Aufträgen. Darunter war u. a. das lebensgroße Bild der Königin Luise von Preußen, das aber erst viele Jahre nach ihrem Tode 1810 nach vorhandenen anderen Bildnissen entstand. 1813 meldete sich Wach freiwillig zum Kampf gegen die französischen Truppen. Bereits ein Jahr später widmete er sich der Ausschmückung der griechischen Kapelle im königlichen Schloss. 1815 war er Adjutant des Generalstabs des Grafen von Wittenberg, mit dessen Truppen er in Paris einzog. Nach seinem Abschied vom Heer blieb er von August 1815 bis Mai 1817 zu Studienzwecken in Frankreich und schuf u. a. das Gemälde "Christus am Kreuz". Von Frankreich aus reiste der Maler im Juni 1817 nach Rom. Ab 1819 wieder in Berlin, wurde Wach 1820 ordentliches Mitglied der Königlichen Akademie der Künste zu Berlin, deren Senat er ab 1827 angehörte. 1824 wurde er Professor. 1827 ernannte ihn der König zum Hofmaler. Zu jener Zeit wohnte er in der Niederlagewallstraße 7 (heute Niederlagstraße) an der Prinzengasse. Auf den Berliner Kunstausstellungen von 1832 und 1838 war Wach mit Landschaftsbildern und lebensgroßen Bildern von den Prinzessinnen und Prinzen präsent. Für Bauten von Karl Friedrich Schinkel schuf er Deckengemälde und farbige Raumfassungen, so 1821 für das Schauspielhaus und 1839 für die Friedrichswerdersche Kirche. Deckenmalereien von Wach sind in einem Erdgeschosssaal des Palais Am Festungsgraben 1 erhalten. Wach wurde auf dem Kirchhof der Friedrichswerderschen Gemeinde in der Bergmannstraße 42–44 (Kreuzberg) beigesetzt.