Расположенный на равнине, дворец господствует над огромным пространством. Это сложная по своей композиции постройка.

Зодчий, сохраняя общие контуры композиции дворца, возведенного здесь ранее, полностью его перестраивает. Фасады нового дворца имеют протяженность 325 м., один из них обращен в нижний парк, другой - на парадный двор.

Все корпуса прежнего дворца Растрелли выравнивает, превращая бывшие галереи в Большой зал и высокие парадные апартаменты. Здание он подводит под одну крышу. На галерее, перед церковным корпусом, располагает "висячий сад".

Главный вход зодчий переносит в правый угол здания, чтобы постепенно, по мере продвижения по парадному двору, перед гостями раскрывалось богатое оформление всего фасада. Композиция интерьеров дворца построена на эффекте бесконечной протяженности анфилады залов, гостиных и других парадных помещений.

Снаружи правый угол здания, над парадным входом, венчает купол с одной главой. Этому куполу на другом конце дворца отвечает пятиглавие церкви. Растрелли сохраняет основные членения прежней цепи дворцовых сооружений и использует центральный и боковые корпуса старого дворца в качестве ризалитов нового здания, чем подчеркивает его протяженность и придает облику дворца соответствующую представительность.

Грандиозный дворец отличается исключительным великолепием пластической и декоративной обработки. Он является ярчайшим произведением русского барокко.  Его фасады насыщены богатейшими лепными украшениями - фигурами атлантов, маскаронами, кронштейнами, картушами сложного рисунка, наличниками окон, гирляндами, декоративной скульптурой, вазами.

Большую роль играет окраска здания. Она построена на сочетании интенсивного синего цвета стен, белого - архитектурных деталей, позолоты скульптур и куполов.

Одновременно с окончанием строительства дворца, Растрелли завершил возведение парковых павильонов, превратив тем самым этот грандиозный ансамбль, по словам современников, в русский Версаль.