Поставленный на высоком берегу Славянки, дворец Камерона состоял из центрального трёхэтажного корпуса, близкого по форме кубу, и симметрично расположенных боковых полутораэтажных флигелей служебного назначения. Их соединяли полукруглые открытые одноэтажные галереи-переходы, украшенные колоннами, образуя перед главным фасадом, обращённым на юго-восток, небольшой парадный двор, куда по великолепной Тройной липовой аллее, подходящей к дворцу, подъезжали гости Павловска, Во втором этаже центрального корпуса размещались, как и обычно в усадебных постройках, парадные покои, в первом находились жилые комнаты, а в третьем — полуслужебные помещения. Боковые флигеля были отданы под хозяйственные службы: здесь располагались кладовые, кухни, комнаты для прислуги и т.д. Дворец, выросший на месте деревянного Паульлюста, разобранного по настоянию Камерона, строился довольно быстро: начатый в 1782 году, он был завершён через четыре года.

Главный фасад центрального корпуса Камерон украсил восемью парными колоннами коринфского ордера, поднятыми над рустованным первым этажом. Их мерный шаг подчёркивает некоторую растянутость фасада. Архитектор отказался здесь от традиционного фронтона, справедливо полагая, что его отсутствие усилит впечатление протяжённости, даже некоторой «распластанности», производимое с этой стороны зданием, впечатление тем более отчётливое, что колоннады полукруглых соединительных галерей словно продолжают «движение» колонн главного корпуса. Скульптурных украшений на фасаде не много: лишь под карнизом верхнего этажа тянется узкой полоской фриз с орнаментом в виде завитков аканта, да три круглых медальона с изображением сцен на античные сюжеты выделяются на гладкой поверхности стены. Камерон, как и другие мастера классицизма, умел и любил использовать спокойную стенную плоскость как элемент художественного решения.

В неменьшей мере, чем внешний облик, восхищало современников и внутреннее убранство дворца, сооружённого Камероном. В решении и отделке интерьеров архитектор мастерски использовал античные мотивы, органически сочетая их с элементами доживавшего свой век барокко.

В планах спроектированных им комнат и залов обычно нет строгой прямолинейности, они чрезвычайно разнообразны по форме, и мастер отнюдь не избегает изогнутых, прерывистых линий в различных сочетаниях, как не чуждается и украшений. Чувство меры и безупречный вкус позволяли ему создавать интерьеры художественно цельные, радовавшие глаз благородной сдержанностью, столь отличной от бьющей в глаза роскоши барочных залов. В отделке помещений Камерон охотно использовал мраморные античные фрагменты и слепки с них: вазы, статуи, росписи по мотивам древней мифологии. Вместе с тем архитектор смело применял и новые материалы: стекло с бронзой, как белое, так и цветное, красочные вставки из искусственных и естественных мраморов и уральских самоцветов.

Стены он чаще красил по штукатурке или обивал шёлком либо же шёлковыми обоями, а основными элементами убранства у него обычно были лишь лепные карнизы и пилястры, тоже исполненные в штукатурке.

6 ноября 1796 года умерла Екатерина II. Через шесть дней последовал императорский указ: «Село Павловское <…> переименовываем мы городом». Разумеется, на характер строительства здесь в последующие годы решающее влияние оказало то обстоятельство, что Павловск стал одной из летних резиденций самодержца.

В этих новых условиях не только Павел I, но и Мария Фёдоровна, считавшая себя ценительницей и покровительницей искусств, требовала от строителей Павловска больше парадности и торжественности, чем изящества. Архитектором, который в максимальной степени смог выполнить эти новые требования, стал Винченцо Бренна (иначе — Викентий Францевич, 1745–1820). В своих сооружениях, как монументальных, так и садово-парковых, Бренна придерживался принципов классической архитектуры, но трактовал их иначе, чем Камерон, чьи постройки были на редкость гармоничны и изящны.

Стиль Бренны отличался гораздо большей парадностью, торжественностью, даже некоторой тяжеловесностью — не благородная строгость дорики, а помпезность императорского Рима служила ему образцом. Не приходится удивляться, что именно этого архитектора выделил и приблизил к себе Павел, весьма неравнодушный к внешним знакам величия и могущества. В последние годы XVIII века работы в Павловске шли полным ходом: переоборудовался дворец, сооружались новые павильоны, углублялись и расчищались пруды, возводились мосты, высаживались доставленные издалека цветы, кустарники, деревья, осваивались ещё недавно дикие участки.

Основательным переделкам подвергся сам дворец, построенный Камероном, — центральное сооружение всего комплекса. Бренна надстроил и значительно расширил боковые корпуса и пристроил к южному из них Церковный флигель. Он решил совершенно по-новому конфигурацию галерей между центральным и боковыми корпусами. Эти соединительные одноэтажные галереи-переходы были расширены, над ними поднялся ещё один этаж, наконец, появились два новых изогнутых крыла, продолжившие полукруг старых галерей, едва не замкнув парадный плац перед дворцом, что сразу изменило его облик, превратив из приветливо раскрытой навстречу парку площадки в почти закрытое, обособленное пространство. Предполагалось даже соорудить ров перед плацем, подобно Михайловскому замку в Петербурге или крепости Бип в Павловске, чтобы ещё более изолировать и, как предполагалось, надёжно защитить дворец.

Естественно, все эти работы во многом изменили облик здания Камерона, хотя общий характер архитектурного решения в принципе остался прежним.

Ещё большие изменения произошли внутри. Здесь Бренна завершил художественное оформление важнейших залов дворца — Итальянского и Греческого, задуманных ещё Камероном, и создал много новых помещений. В их числе Кавалерский и Большой (или Тронный) залы, Картинная галерея, Дворцовая церковь, несколько кабинетов (Малый, Общий, Малиновый, три проходных), Камердинерская, Фрейлинская, Оркестровая и другие комнаты. Совсем иным стал характер интерьеров: на смену сдержанной приветливости Камерона пришла щедрая декоративность, заставляя кое-где вспоминать о временах торжества зрелого барокко. Среди залов и покоев дворца, обязанных во многом своим обликом искусству Бренны, — основные парадные помещения второго этажа центрального корпуса.

Работы в центральной части здания не исчерпывают всего, что сделал Бренна во дворце. В 1797 году изогнутое крыло между центром и южным корпусом заняла созданная им во втором этаже Картинная галерея. Архитектором отлично найдены пропорции вытянутой полукругом Картинной галереи — она выглядит эффектно и нарядно, несмотря на сдержанность архитектурного убранства. Это впечатление усилено живописными плафонами-картинами работы Я. Меттенлейтера, воссозданными в наши дни А.В Трескиным. Особенно выделяется центральный из них — «Триумф Аполлона», созданный по композиции знаменитого итальянского живописца Гвидо Рени. Собранные в Картинной галерее произведения живописи, многие из которых имеют большую художественную ценность, воспринимаются в органическом единстве с обликом самого зала.

После того как в мартовскую ночь 1801 года Павел I погиб от руки своих приближённых, полновластной и единоличной хозяйкой его летней резиденции стала вдовствующая императрица Мария Фёдоровна. Располагая огромными средствами и практическими возможностями для дальнейшего расширения и оборудования дворцово-паркового комплекса, Мария Фёдоровна старалась привлечь в Павловск лучших архитекторов, скульпторов, художников. Здесь работали прославленные зодчие, гением которых созданы грандиозные ансамбли центра Петербурга, превратившие в начале XIX века русскую столицу в один из прекраснейших городов мира. В числе этих архитекторов был Джакомо Кваренги (1744–1817) — один из виднейших представителей русского классицизма. В 1800–1801 годах Кваренги деятельно участвовал в отделке внутренних помещений дворца. В первом этаже центрального корпуса по его проекту был оформлен Новый кабинет, с которого начиналась анфилада личных покоев Павла I. Облицованные искусственным мрамором стены, зеркала, лепка, покрытая позолотой, цветные гравюры, воспроизводящие фрески Рафаэля в Ватикане, придают кабинету нарядность, хотя, в общем, в его облике ощутима сдержанная строгость, обычная для творческой манеры мастера.

Кваренги был одним из создателей, наряду с Воронихиным, анфилады жилых комнат в первом этаже соединительного крыла между центральным и южным корпусами дворца. По его замыслу и под его руководством отделана здесь Туалетная комната, где белый и цветной искусственный мрамор стен отлично сочетается с росписями живописного фриза и плафона кисти Скотти и с предметами убранства, выполненными по рисункам Воронихина. Наконец, в этой же анфиладе расположен Пилястровый кабинет — лучший интерьер Кваренги в Павловске. Работа Кваренги во дворце не ограничивалась отделкой некоторых интерьеров. Снаружи, при входе в Собственный садик, он пристроил две террасы, украшенные мраморными балюстрадами и скульптурными изображениями льва и львицы. Они дополнили облик здания, ещё раз подчеркнув его органическую связь с парковым окружением.

В ещё большей степени, чем у Кваренги, с Павловском связана деятельность замечательного зодчего Андрея Никифоровича Воронихина. Довольно долгое время Воронихин был главным архитектором Павловска — здесь расцвет его деятельности падает на самое начало XIX века. Одна из основных задач, вставших перед ним в летней резиденции Марии Фёдоровны, возникла неожиданно: ему предстояло восстановить здание дворца после страшного пожара 1803 года.

Зодчий принялся за дело с энергией и увлечённостью. За очень короткое время он провёл действительно титаническую работу, создав, по существу, новое оформление большинства дворцовых помещений. Многочисленные рисунки и чертежи дают наглядное представление о щедрости фантазии, благородстве вкуса и профессиональном мастерстве Воронихина. Стремясь не нарушить при восстановлении дворца замыслов своих предшественников, он в то же время внёс в решение почти каждого интерьера нечто своё, индивидуальное, дополняя и обогащая убранство. В Итальянском зале это фигуры орлов на карнизе, кариатиды между арками, балюстрады хоров, в Греческом зале — светильники, в Малом кабинете и Библиотеке — мебельный гарнитур, в зале Войны — плафон с лепкой. Перечень можно продолжить почти в любой комнате.

Последним из великих зодчих прошлого, работавших в Павловске, был Карл Иванович Росси (1775–1849). Во дворце, на месте, где находилась спальня Павла I, по его замыслу была отделана Угловая гостиная (в 1816 г.) — первый из интерьеров, выполненных им в Петербурге и его окрестностях. Росси стремился, чтобы лиловато-сиреневые стены, обогащённые росписью под бронзу, органически сочетались с мебелью, люстрой, драпировками окон, высокими дверями с золочёной резьбой. Эскизы всех деталей оформления — и мебельного гарнитура, и бронзовой люстры с цветным хрусталём, и всего остального — выполнил сам архитектор. Его искусство можно оценить и в наши дни: утраченная ещё в прошлом веке отделка комнат восстановлена сейчас в первоначальном виде под руководством А.В. Трескина.

Ещё через несколько лет, в 1822 году, Росси создал одно из лучших помещений дворца — Библиотеку, занимающую второй этаж соединительного корпуса между центральной частью здания и северным боковым флигелем. Как и в других интерьерах, он добился здесь полного единства архитектурного решения самого зала и его убранства. Шкафы из волнистой берёзы, изогнутые полукругом, следуя конфигурации помещения, и украшенные резьбой под тёмную бронзу, столы, люстры, подсвечники — всё здесь замечательно гармонирует с отделкой зала. Библиотека Росси выглядит торжественно, и этого впечатления архитектор добился сравнительно скупыми средствами, не прибегая к щедрой декорировке.

В 1828 году умерла Мария Фёдоровна; новым владельцем Павловска стал брат Николая I Михаил Павлович, а затем другой великий князь — Константин Николаевич. Ни они, ни другие члены царской семьи, в собственность которых перешли дворец и парк позднее, не заботились должным образом о дальнейшем благоустройстве и даже о сохранении всего, что уже было создано.

После Февральской революции 1917 года Временное правительство приняло решение о национализации дворцового имущества и устройстве музеев.

Большая группа известных деятелей русской культуры во главе с графом Валентином Зубовым, основателем и первым директором Всероссийского института истории искусств, обратилась к правительству с требованием создать особую комиссию по описанию и учёту художественных коллекций во всех дворцах Романовых, как в Петрограде, так и в пригородах. В Павловске подобную комиссию возглавил Александр Александрович Половцев, выдающийся знаток прикладного искусства. Половцев был поражён исключительной художественной целостностью дворца (ранее императорские дворцы были практически недоступны для историков-искусствоведов). В начале XX века во всём мире не существовало другого подобного ансамбля, выстроенного и украшенного за короткий отрезок времени (рубеж XVIII–XIX вв.). Атмосфера этого дворца оказывала такое влияние на посетителей, что им казалось, будто они попали из бурного XX века в тихий XVIII век. Взамен восковых свечей во дворце только-только начали проводить электричество. Именно в такой обстановке и началась систематизация художественных коллекций дворца.

После 25 октября 1917 года власть в России переходит в руки большевистского правительства. Принято специальное обращение к народу, в котором подчёркивалась необходимость спасения имущества Романовых для подъёма культуры трудящегося населения. Огромную роль в этом деле сыграл первый в ленинском правительстве народный комиссар просвещения А.В. Луначарский. В отличие от частично разграбленных уже в 1918 году Гатчины, Царского Села и Ораниенбаума Павловск в годы революции и Гражданской войны сравнительно не пострадал.

В 1940 году была проведена сверка числа музейных предметов в сравнении с 1919 годом. Выяснилось, что общее количество произведений искусства в пригородных дворцах сократилось в три-четыре раза. С 1926 года до начала 1930-х годов Павловск был закрыт и превращён в огромный аукционный склад. Только в конце 1930-х годов, когда Сталин понял, что без развития культуры, в том числе музейной, стране не выжить, начался постепенный отход от этой политики. Летом 1941 года началась Великая Отечественная война, к которой уже с 1936 года готовились и музеи. Существовал так называемый «план разгрузки», согласно которому предполагалось вывезти в город Горький примерно по одной тысяче художественных предметов из четырёх пригородных дворцов.

Все эвакуационные работы носили бессистемный характер. Спасение уникальных музейных ценностей легло на плечи небольших коллективов музейных работников. Но, несмотря на неразбериху и благодаря героическому труду сотрудников, к началу сентября 1941 года, то есть к моменту появления немецких войск под Ленинградом, удалось спасти основу коллекций и экспозиции, то, что можно было переместить, упаковать, погрузить. Тяжёлые вещи — например, скульптуры — прятали в тайники в парке или в подвале дворца, выстраивая затем фальшивые кирпичные стены.

Наиболее ценным экспонатом в Павловске считался туалетный набор Марии Фёдоровны. Его эвакуировали в первую очередь. От приезжавших во дворец военных и партийных руководителей постоянно поступали предложения сжечь вещи вместе с дворцом. Но всей работой по спасению коллекции Павловского дворца руководила только что назначенная новым директором Анна Ивановна Зеленова, которая и приняла на свои плечи все хлопоты по спасению дворца и произведений искусства. Она ушла из Павловска вместе с немногими оставшимися сотрудниками в сторону уже блокированного Ленинграда 16 сентября 1941 года. Немецкие мотоциклисты были тогда не более чем в полутора километрах от дворца. Для поиска и отправки в Германию произведений искусства немецкие войска имели в составе под Ленинградом особые зондеркоманды, которые сразу появились в Павловске. Отсюда, как и из других дворцов, было вывезено всё, представлявшее ценность. Сейчас музейные работники Павловского дворца числят в розыске более тридцати тысяч произведений живописи и декоративно-прикладного искусства. Надежд на их обнаружение сегодня уже практически нет.

В январе 1944 года Павловск был освобождён, но представлял страшное зрелище. Вырублен был почти весь парк в шестьсот гектаров. Немцы брали лес для оборонительных сооружений под Ленинградом. Дворец сгорел полностью, остались только кирпичные стены. Первоначальное решение ленинградских властей гласило: восстановить невозможно и пока это не нужно. Потребовалось вмешательство правительства, чтобы мнение изменилось. Именно в Павловске началось то, что затем получило название «подвиг века» — возрождение пригородных дворцов-музеев и парков Ленинграда. Работы начались весной 1944 года и велись под руководством А.И. Зеленовой вплоть до 1978 года, когда Павловск стал первым дворцом, полностью восстановленным из руин. Восстановление Павловского дворца было той школой, где по существу прошли обучение все реставраторы и музейные работники послевоенного Ленинграда. Сегодня дворцово-парковый ансамбль Павловска занимает достойное место в знаменитом «бриллиантовом ожерелье» Санкт-Петербурга.