Массандровский дворец выполнен в стиле французского шато, сочетая элементы ренессанса и барокко.

Архитектура напоминает сказочный замок с изящными башенками, резными балконами и декоративными элементами. Фасад дворца украшен скульптурами, лепниной и резными деталями. Крыша - высокая и крутая, с декоративными слуховыми окнами, а башни придают дворцу сходство с европейскими замками
. Внутри дворца сохранились оригинальные интерьеры, включая дубовую столовую, камин из цельного куска мрамора, мебель из красного дерева, люстры ручной работы, императорскую спальню, бильярдную, выполненную в стиле английского возрождения, и кабинет Александра III.