Участок, отведенный под строительство дворца, имел неправильную форму, и это осложнило его плановое решение. При выполнении Высочайше набросанного плана, архитектор был поставлен в весьма затруднительное положение. Следуя установившейся еще в петровские времена традиции, Комиссия о каменном строении городов Санкт-Петербурга и Москвы требовала, «чтобы все дома, в одной улице стоящие до самого ее пересечения, в линию и не выступая крыльцами в улицу, одною сплошною фасадою и вышиною построены были».

К началу строительства Мраморного дворца на набережной Невы уже закончилось возведение Зимнего дворца и Эрмитажа, и перед А. Ринальди встала сложная градостроительная задача: не только включить дворец в композицию дворцовой набережной, но и завершить ее облик. Участок за Красным каналом до Летнего сада не был тогда застроен и являлся еще частью Царицына луга, но талантливый зодчий блестяще справился с этой задачей: Мраморный дворец уравновесил собой массивный объем Зимнего дворца, расположенного в противоположной стороне набережной. Если огромный Зимний дворец словно бы распластался по земле, то Мраморный дворец, приподнятый на гранитном цоколе, как будто «парит» над Невой.

Здание «Каменного дома у почтовой пристани» в плане было П-образным, на самом деле оно асимметрично, а явное стремление зодчего скрыть эту асимметричность было вызвано теми изменениями, которые происходили уже в процессе самого строительства. Ни один из документов тех лет не объясняет, каковы были эти изменения, но писатель А.П. Сумароков в «Обозрении царствования и свойств Екатерины Великия» пишет, что «дворец Мраморный построен по плану императрицы, а потому с немалыми погрешностями, примечателен он только по великолепию».

Дворец, действительно, был великолепен. Для его сооружения разыскание мраморов и агатов велось на Урале и в других местах России. Из каменоломен Карелии и Эстляндии привозили мрамор; «дикий камень», как тогда называли гранит, поступал из Финляндии; из Италии доставлялся белый и цветной мрамор, с островов Греческого архипелага – белый мрамор высшего качества для скульптурных работ. Над обработкой камня ежедневно трудились 100 человек.

Мастеров нанимали не только в Санкт-Петербурге «на торгах», но и привозили со всех концов огромной Российской империи. На строительстве Мраморного дворца, которое продолжалось 15 лет (с 1768 по 1883 год), трудились скульптурных дел мастер И. Кинхер и резных дел мастер Вассали, их талантливые ученики, а также тысячи безвестных крепостных, творивших в камне, дереве и бронзе чудеса небывалые.

Как уже указывалось выше, А. Ринальди при возведении Мраморного дворца ничем не ограничивали. В полное его распоряжение представили мрамор, гранит, бронзу и редкие породы дерева. Однако талантливый зодчий не увлекся внешним блеском: глубокий и тонкий художник, он добивался выразительности не пышностью отделки, а верно найденными пропорциями, хорошо прорисованными деталями и качественным исполнением художественного замысла.

Мраморный дворец прост по своей архитектурной форме, он со всех сторон ограничен плоскими фасадами, но на них лежит печать сдержанной и благородной простоты. Вся сила, вся выразительность именно в этих плоских фасадах, облицованных гранитом и мрамором. Здесь не округлые колонны, связанные со стеной, а всего лишь слабо выступающие из поверхности стены гладкие пилястры. Они охватывают два верхних этажа дворца, поэтому нижний этаж играет роль своего рода пьедестала.

Главный фасад Мраморного дворца обращен к Красному каналу и к Летнему саду. Между его ризалитами (выступами) находился парадный двор – курдонер. Первоначально он отделялся от набережной канала монументальной декоративной стенкой, в центре которой располагались металлические ворота, украшенные бронзовыми золочеными розетками. Сама стенка была облицована розовым выборгским гранитом-рапакиви, такой же гранит покрывал и нижний этаж дворца.

Антонио Ринальди использовал природный камень так, чтобы его цвет и фактура гармонировали с архитектурными формами дворца. Кроме того, он стремился и «к гармоничному слиянию облика здания с северной природой – сероватой гладью невских вод и с нежными красками бледного неба». Так, например, стены второго и третьего этажей верхней части дворца облицованы серым сердобольским гранитом; из него же сделаны архитрав, верхний карниз и наличники окон первого этажа.

А. Ринальди очень тонко чувствовал красоту природного камня и его связь с окружающим ландшафтом, он глубоко проникся природой материала, в котором воплощал свой художественный замысел. При оформлении Мраморного дворца граниты и мраморы стали не просто декоративной облицовкой, но еще и составным элементом каменной кладки стен, толщина которых достигала 1,5–2 метров.

Два верхних этажа Мраморного дворца объединены большим коринфским ордером, равным 12,5 метра при общей высоте всего здания в 22 метра. Ордер диктует принципы композиционного решения фасадов дворца и их основные пропорции, поэтому-то колонны (выступающие из толщи стен) и членящие фасады дворца пилястры придали им классическую строгость.

Общее решение фасадов Мраморного дворца сдержанно, а цельность и масштабность ему придают композиционный строй и архитектурная пластика. Но не меньшую роль играет в этом и тонкое колористическое украшение, неразрывно с ними связанное. Нежная цветовая гамма блеклых серых, розовых, белых и голубых тонов придает дворцу особое очарование.

Парадные апартаменты Мраморного дворца занимали часть второго этажа и располагались там анфиладами вдоль главного и боковых фасадов. Самым красивым из всех внутренних помещений дворца является Мраморный зал, замыкавший собой анфиладу парадных залов и жилых покоев, выходивших на Неву. Сейчас это двусветный зал, но при А. Ринальди он был односветным, а в третьем этаже над залом располагалась квартира.

Стены Мраморного зала на высоту нижнего яруса облицованы разноцветным природным камнем, отделаны золоченой бронзой и украшены беломраморными рельефными панно. Во второй ярус был введен искусственный мрамор.

Каменное убранство Мраморного зала поражает не только своим многоцветьем, нарядностью и убранством, но прежде всего мастерством исполнения, совершенством обработки камня, вкусом, красотой и соразмерностью в его подборе и расположении. Самые дорогие и яркие камни использовались для выделения главных деталей интерьера (пилястр, окон и дверей), а также являлись рамами для скульптурных барельефов. Однородно окрашенные в нейтральный серый цвет камни выступали в качестве фона.

При оформлении Мраморного зала А. Ринальди большое внимание уделил декоративной скульптуре, которая во многом определила его художественно-образный строй. Известно, что первоначально в зале находились барельефы «Камилл освобождает Рим от галлов» и «Регул, возвращающийся из Рима в плен Карфагенский» (работы М.И. Козловского). Они были высечены из белого мрамора, вставлены в золоченые рамы и размещены в средних простенках западной стены зала. В центральном простенке восточной стены располагался барельеф «Диана и Эндимион», сделанный из белого мрамора живописцем партикулярной верфи Ф. Шубиным и А. Валли, но при реконструкции зала он был убран.

Одной из вершин творчества А. Ринальди как декоратора стали созданные по его рисункам паркеты. В Мраморном зале рисунок паркета был составлен из изогнутых линий растительного и геометрического орнамента. А. Ринальди умело и искусно использовал направление волокон древесины для выявления структуры и цвета различных пород дерева в зависимости от направления световых лучей. В Мраморном зале, освещаемом с трех сторон, этот прием давал богатую игру светотени, но, к сожалению, этот паркет не сохранился.

Мраморный зал, а также Шубинский, Лаковый и Зал, обитый бархатом, были связаны с Парадной лестницей, которая в архитектуре Мраморного дворца занимает особое место. Вестибюля в его традиционном понимании в Мраморном дворце нет, им по существу является лестничная площадка, на которую вступает посетитель, входящий во дворец через главный вход.