Палац розташований у міському парку, на високому плато над Дніпром. Чоловим фасадом він звернений до площі, тильним - у парк Побудований у 1745-1752 pp. як царська репрезентативна резиденція на замовлення імператриці Єлизавети Петрівни за проектом архітектора В. Растреллі. Будівництво здійснював архітектор московської палацової контори І. Мічурін з помічниками А. Спиридоновим, С. Каріним, М. Салковим, Т. Невським, П. Неєловим за участю італійських майстрів А. Демарко та К. Пеллі. Згідно з парадним призначенням для палацу застосовано симетричну барокову центрально-осьову композицію. Центром її був сам двоповерховий палац з нижнім мурованим і верхнім дерев'яним поверхами та з бічними крилами - службовими корпусами (циркумференціями). Крила охоплювали палац з флангів і створювали просторий та глибокий курдочер. Ліворуч і праворуч розташовувались одноповерхові муровані флігелі для "кавалерських" покоїв і кухонь. До ансамблю входили муровані будинки гауптвахти та оранжереї (не збереглися), а також металева на мурованих стовпах огорожа з брамою (архітектор - І. Мічурін). Фасади були пофарбовані вохрою, ліпні деталі - білилом. Інтер'єри 2-го резидепційного поверху були розкішно декоровані позолоченою ліпниною, штофними шпалерами та венеціанськими дзеркалами. Необхідний поточний ремонт будівель виконували архітектори А. Квасов (1755-1775 pp.) та І. Григорович-Барський (1776 p.). У палаці періодично зупинялися знатні персони, зокрема великий князь, майбутній імператор Павло 1 (1781 p.), а в січні - березні 1787 р. під час подорожі до Тавриди - Катерина II, яка влаштовувала тут прийоми та бали. До її приїзду інтер'єри деяких кімнат були поновлені: з'явилися нові шовкові шпалери, з Москви надійшли меблі, твори мистецтва. Наприкінці XVIII ст. в одному з флігелів відбувалися театральні вистави. Початок XIX ст. позначився занепадом резиденції. Тут розміщувались різні установи, лазарет для полонених французів, проживали військові, генерал-губернатори. 1811 р. згорів правий флігель, а 1819 р. пожежа знищила 2-й, дерев'яний поверх палацу. Уцілілі муровані корпуси були віддані під казарми батальйону військових кантоністів. У 1836-1868 pp. будівлі використовував акціонерний заклад штучних вод, який у головному корпусі розмістив ванні кімнати, приміщення пристосував для виго-товлення та продажу води, а у флігелях облаштував кімнати для приїжджих. У зв'язку з прокладенням до Києва залізниці знову виникла потреба в царській резиденції. У 1868-1870 pp. палац відбудовано до приїзду імператора Олександра II та імператриці Марії Олександрівни (звідси й назва палацу). Автором проекту відбудови був архітектор К Маєвський, будівничим - архітектор К. Вергейм, керівником робіт - інженер А. Струве. В опорядженні палацу брали участь архітектори О. Шілле та Канілле і художник К. Алліаді.
Споруду відбудували цілком з цегли за аналогами проектів і будівель В. Растреллі. Разом зі збереженням загального характеру первісної забудови були внесені й деякі зміни: з боку парку добудовано терасу зі сходами, зовнішні стіни пофарбовано в бірюзовий колір, змінено колишнє анфіладне розпланування приміщень, а їхнє декоративне оздоблення виконано в іншому, відмінному від фасадів стилі неоренесансу. На 2-му поверсі по осі центрального входу влаштовано парадний приймальний зал (Білий зал). У падузі залу розміщено чотири герби (Всеросійський, Києва, Волині та Поділля), а в ліпному плафоні з бронзовою люстрою - чотири овальні медальйони з барельєфами будівничих палацу - К. Маєвського, А. Струве, О. Шілле та Каї іілле (і іе збереглися). Обабіч залу розмістилися покої імператора (ліве західне крило) та імператриці (праве східне крило). Цокольний поверх призначався для проживання високопоставлених осіб. Загалом на 2-му поверсі було 28 кімнат. В оформленні інтер'єрів кімнат важливу роль відігравали меблі російської роботи з різнобарвною оббивкою, дзеркала, каміни, світильники та численні предмети мистецтва. Зокрема палац уславився колекцією гравюр, якою особливо опікувався імператор Олександр II, власноруч розвішуючи естампи на стії іах покоїв. У кімнатах палацу було 15 живописних картин різних авторів, у тому числі полотна пензля І. Айвазовського. Покої прикрашали мармурові бюсти і вази. Рідкісною мистецькою пам'яткою був великий альбом малюнків Рембрандта. У палаці застосовувалась калориферна система опалення. Одноповерхові флігелі з коридорною системою розпланування збереглися в первісному вигляді. Двір обнесено ажурною металевою огорожею зі стовпами, що вціліли з часу заснування резиденції. На пілонах входу розміщено бронзову дошку з зазначенням дати освячення палацу (8.02.1870 р.) та прізвищ учасників його відбудови - графа В. Бобринського (міністр шляхів сполучення), А. Струве (керівник робіт). Перед парковою терасою, прикрашеною двома гіпсовими скульптурами вартових собак, створено галявину з фонтаном, оточену яворами, кленами, акаціями та липами. У кронах дерев прорізано "вікна", крізь які було видно бані Софійського собору та Андріївської церкви. Палац був єдиною царською резиденцією в Україні (крім Криму). Тут зупинялися ще Олександр III, Микола II, члени царської родини, в тому числі велика княгиня Олександра Павлівна, яка заснувала Покровський жіночий монастир у Києві (1886 p.), мати царя Миколи II Марія Федорівна (1914-1915 pp.), а також представники іноземних правлячих династій -італійський принц Гумберт (1876 p.), бразильський імператор Дон Педро (1877 p.). У різні часи в палаці проживали особи вищої адміністрації: наприкінці XVIII ст. тут мешкав генерал-губернатор Малоросії П. Рум'янцев-Задунайський, на початку XIX ст. військові губернатори А. Фенш (1800-1803 pp.). Після вітчизняної війни 1812 р. у лівому флігелі палацу містився штаб 4-го піхотного корпусу російської армії. У 1816— 1819 pp. туї проживав з сім'єю командир цього корпусу, приятель О. Пушкіна, герой вітчизняної війни 1812 р. генерал М. Раєвський. З квітня 1917 р. у приміщенні палацу працювали Київський комітет РСДРП (б) та низка інших установ, громадських організацій і партій. У 1919 р. деякий час тут розміщувався Радпарком України. У 1923-1925 pp. у приміщеннях палацу розташовувався землевпорядний технікум, а 1925 р. тут було відкрито сільськогосподарський музей та промислову виставку. Після переведення у 1934 р. столиці Української РСР до Києва палац був відремонтований і до 1939 р. тут розміщувався Всеукраїнський Центральний Виконавчий комітет (з 1938 р. - Верховна Рада УРСР). У 1941 р. в палаці розгорнулася експозиція музею Г. Шевченка, яка невдовзі була евакуйована у зв'язку з початком війни. Нині палац використовується для урочистих урядових прийомів. Під час Другої світової війни палац був дуже пошкоджений. У 1945-1949 pp. його відбудовано за проектом архітектора П. Альошина. У 1980-1982 pp. проведено ґрунтовну реставрацію палацу (архітектори - І. Іваненко, В. Шкляр, В. Глибченко). У процесі реставрації відновлено з деякими змінами розпланування палацу (кількість приміщень 2-го поверху зменшено до 26). На підставі літературних та іконографічних джерел вирішено інтер'єри головних приміщень - Білого залу та прилеглих до нього Малинової й Зеленої віталень. У Білому залі настелено нову, інкрустовану цінними породами деревини підлогу, малюнок якої запозичений з російських палаців епохи класицизму. На фасадах реставровано балюстраду й скульптуру над карнизом. Здійснено впорядкування подвір'я та навколишньої території з розплануванням газонів, влаштуванням водних дзеркал і скульптури. Реставровано огорожу; на її стовпах встановлено чаші, втрачені під час війни. У сучасному стані палац - двоповерховий з бічними одноповерховими Г-подібними в плані крилами, поєднаними з основним об'ємом закругленими переходами. У центральному корпусі розпланування дворядне анфіладне з центральним розподільчим вузлом, у бічних крилах та флігелях - коридорне однобічне. Стіни - цегляні, потиньковані. Перекриття в окремих приміщеннях 1-го поверху склепінчасте, над сходами та в Білому залі - підвісне, у решті приміщень - плоске на балках. Для оздоблення інтер'єрів використано природний білий мармур (головні сходи), штучний мармур (стіни вестибюля, Білий зал), деревину цінних порід (підлога), дзеркала, різнобарвне фарбування стін, позолоту. Тектоніку фасадів вирізняє чітка ярусна побудова. Верхній поверх вирішено на основі ордерної системи, вікна облямовані ускладненою бароковою лиштвою з фартухами та закругленими сандриками. Перший (цокольний) поверх вирішено у спрощеній манері. У композицію головного й паркового фасадів введено три ризаліти: центральний п'ятиосьовий з невеликим відступом від стіни та два значно виступні одноосьові бічні. Ризаліти акцентовано парними колонами й пілястрами коринфського ордера, балконами й аттиками з волютами. Репрезентаційна частина палацу в рівні даху увінчана балюстрадою на стовпчиках з декоративними вазами. Центральний вхід і вихід на паркову терасу підкреслені лучковими розкріпованими фронтонами з розміщеними над ними гербовими щитами. На чоловому фасаді привертають увагу напівлежачі жіночі постаті, які символізують Милосердя та Правосуддя. Скульптурний декор доповнюють ліпні маскарони в замкових частинах центральних вікон ризалітів та рослинні орнаменти у вигляді вишуканих гірлянд. Бароковому вирішенню екстер'єру не відповідає оформлення інтер'єрів, яке виконане в сухуватій манері неоренесансу з еклектичними вкрапленнями. Це враження посилює позолота ліпних орнаментів, виконана під час останньої реставрації. Апартаменти палацу відкриває вестибюль заввишки у два поверхи, оперезаний з трьох боків балконом-антресоллю, куди виходять двері суміжних приміщень. На його поздовжній осі розміщені біломармурові сходи з оригінальними світильниками у вигляді фііурок путті, встановлених на балюстрадах. Стіни вестибюля розчленовані фільонками, оформленими ліпним рослинним орнаментом, меандром, плетеницями. У рівні 2-го поверху простір вестибюля відокремлюється від Білого залу відкритою трипрогоновою аркадою, мотив якої домінує в архітектурному вирішенні цього залу. Півциркульні арки з трьох боків спираються на стовпи, фланковані спареними колонами тосканського ордера. Замки арок прикрашені ліпними баранячими головами. Розкішно декоровані стелі Білого залу та вестибюля спираються на високу падугу. Плафони прикрашені новими кришталевими люстрами. Центральному плафонові Білого залу відповідає малюнок паркетної підлоги, запозичений з Царськосільського палацу, що біля Санкт-Петербурга. Інтер'єри залу й вестибюля об'єднує ніжне біло-палеве фарбування стін, яке гармонує з позолотою ліпних орнаментів. У яскраві й контрастні тони пофарбовано стіни інших парадних апартаментів. У їхньому оформленні також використано позолочені ліпні орнаменти та паркетні підлоги роботи закарпатських майстрів. Важливе місце в інтер'єрах займають дзеркальні каміни, на картушах яких подекуди збереглися зображення імператриці Єлизавети, букети квітів пензля художника К. Алліаді та білі фільонкові двері з накладними орнаментами. Незважаючи на складну історію палацу та пов'язані з нею зміни, споруда залишається видатною пам'яткою палацової архітектури стилю бароко.
