Мраморный дворец был сооружен в 1768—1785 годах по проекту Антонио Ринальди — итальянского мастера, приглашенного в Россию в середине столетия. Дворец расположен на участке, имеющем форму неправильного четырехугольника. Боковые фасады здания выходят на набережную. Главный фасад обращен в сад, замкнутый с другой стороны служебным корпусом.
Вместо широко распространенного в Петербурге штукатурного покрытия Ринальди применил для облицовки кирпичных стен дворца естественный камень разных пород, сочетающихся в богатейшую по фактуре и колориту гамму. Высокий цокольный этаж отделан розовым гранитом из выборгского месторождения, родственным тому, который использовался для невских набережных. Стены второго и третьего этажей, объединенные ордером, облицованы плитами светло-серого сердобольского гранита. Коринфские пилястры из полированного тивдийского мрамора розоватых оттенков выделяются на фоне гранитных стен и по цвету гармонируют с цоколем. Эту цветовую гамму в прошлом дополняла медная кровля дворца, ярко горевшая под лучами солнца.
Боковые фасады Мраморного дворца выглядят классически строго. Иначе воспринимается главный фасад, центральная часть которого фланкирована выступающими вперед ризалитами. Здесь пилястры заменены трехчетвертными колоннами, поддерживающими раскрепованный аттик, увенчанный башенкой с часами. Изящная, мягкая моделировка декоративных деталей и усложненная пластика всего этого фасада напоминают о барокко.
Зодчий щедро использовал цветные мраморы в отделке не только фасадов, но и интерьеров здания (что и подчеркнуто названием дворца). Однако из внутренней отделки после перестроек середины XIX века сохранились лишь фрагменты. Ринальди принадлежит парадная лестница и первый ярус большого зала, расположенного в северо-восточной части дворца. Важная роль в этом зале отведена украшающим его барельефам, созданным крупнейшими мастерами русской скульптуры Ф. И. Шубиным и М. И. Козловским.
Служебный корпус Мраморного дворца, сооруженный в 1780—1788 годах по проекту архитектора П. Е. Егорова, сначала был двухэтажным. В 1840-х годах его перестроил архитектор А. П. Брюллов, в результате чего высота здания увеличилась до четырех этажей. Пилястры на фасадах служебного корпуса развивают основную тему композиции дворца.

© Архитектурно-художественные памятники Ленинграда, «Искусство», Л., 1982 г.