Архитектор использовал мотив планировки древнеримских вилл. Всего фасады летнего дворца отмечены выступами, галереями, террасами, а с северного фасада открывался вид на Финский залив. При всей кажущейся архитектурной вычурности и необоснованности в мелочах, план дворца был тщательно выверен и эргономично организован. Отделка стилизована под помпейское искусство. Над лепным и живописным убранством трудились талантливые мастера И. Табарин, М. Андреев, С. Давыдов, И. Дролингер.
Так же по рисункам А. И. Штакеншнейдера была создана и стилизованная мебель для дворца. Например, в гостиной стояла красная с черными писаными украшениями мебель, напоминавшая греческие чернофигурные вазы.
К сожалению, богатая меблировка дворца Лейхтенбергских от братьев Гамбсов утрачена. Помимо этой изысканной царской доминанты парка, Штакеншнейдер возвёл Кухонный и Гофмейстерский корпуса, а в 1845—1846 годах — покрытую мрамором капеллу.
Во время Великой Отечественной войны усадьба Лейхтенбергских оказалась на линии фронта Ораниенбаумского плацдарма, парк и постройки сильно пострадали. После войны Ленинградским университетом были проведены работы по благоустройству парка, в 1965 году по проекту архитектора В. И. Зейдемана в основном восстановили фасады дворца, после 1969 года по проекту архитектора К. Д. Агаповой велись работы по реставрации парка.
В советский период дворец и окружающие его постройки занимали лаборатории Биологического института Ленинградского государственного университета. Частично восстановлено в 1990—2000-х годах. Восстановление дворца продолжается по настоящее время.