El Palacio es un edificio de forma rectangular, de los lados norte y sur salen respectivamente dos alas paralelas que dejan entre sí dos patios, el de Coches y el de Herradura.
En el centro se conserva el antiguo claustro de la casa hospedería de los frailes, denominado patio de la fuente.
El patio de herradura se asoma a los jardines por el parterre de la Fama. La fachada principal da al parterre de Palacio y a la Cascada Nueva.
La fachada mide 155 metros de longitud; la altura hasta el entablamiento general es de 13,5 metros y la del centro comprendiendo el ático de 22,3 metros. Se compone de una parte central y dos laterales.
El centro de la fachada está formado por columnas y pilastras compuestas que sostienen un entablamiento sobre el cual corre una balaustrada adornada con jarrones de mármol.
En medio se levantan cuatro columnas que sirven de apoyo a un ático rectangular, coronado también con una balaustrada. Los tres intercolumnios están ocupados por puertas de hierro en la planta baja y por balcones volados en la principal. En los cinco restantes de cada lado se abren una puerta y un balcón, o bien ventana y balcón.
La balaustrada del coronamiento sirve de apoyo a jarrones de mármol blanco adornados con guirlandas. El ático rectangular se compone de cuatro cariátides de mármol, que representas las estaciones del año y que sostienen con cabezas y brazos un entablamiento igual al general, coronado también por una balaustrada que lleva encima trofeos guerreros.
En el intercolumnio central están esculpidas en mármol las armas de España y casa de Borbón, reunidas por el Toisón de oro y cobijadas por la corona real. En los otros dos de los costados se representan, en medallones circulares los retratos de los reyes fundadores vestidos de guerreros romanos.
Entre las ménsulas que sostienen los balcones se hallan simbolizados en tres carátulas de mármol, la Aurora, el Día y la Noche.
La idea de la fachada se debe al ábate Juvara, arquitecto italiano, habiéndole sustituido su discípulo Saqueti. Éste la delineó y trazó definitivamente.
Su construcción fue posterior a la del edificio. El coste ascendió a 3.360.000 reales.
El palacio albergó una rica colección de pintura y esculturas, que hoy se encuentran en el museo del Prado en Madrid. Ahora se puede admirar interesantes pinturas de los siglos VII al XIX, rico mobiliario, relojes, porcelanas, lámparas de cristal, una rica colección de estatuas y un museo de tapices. Frescos pintados en las bóvedas de artistas como Rusca, Bonavía y Fedeli.
LA COLEGIATA
Consagrada a la Santísima Trinidad, está adosada a la fachada posterior del palacio. El templo es de figura de cruz latina, sus extremidades las ocupan el altar mayor, el coro y las dos puertas principales.
El crucero está cubierto por una alta cúpula, cuya bóveda está pintada al fresco por Salvador Maella.
En el templo descansan los restos de los reyes fundadores, Felipe V e Isabel de Farnesiso, en un rico panteón con pedestal y esculturas de mármol, obra del escultor Demandre.
