На первом этаже здания размещались хозяйственные помещения и церковь, освященная во имя Введения во храм Пресвятой Богородицы.

Парадные апартаменты дворца располагались в бельэтаже здания. В них проходили с Парадной лестницы через Переднюю. Миновав Большую столовую, гости попадали в главный зал дворца – Мраморный, облицованный цветным природным мрамором во всю высоту стен. В дополнение к полированному многоцветному мрамору это помещение декорировали золоченой лепкой вокруг плафона, бронзовыми золочеными рамами и капителями пилястр. Прекрасным украшением Мраморного зала дворца являются и замечательные по своему архитектурному замыслу и убранству печь и камин. Печь облицевали лиловым фаянсом, а камин выложили из красного камня. Он служил замечательным основанием для скульптурной композиции Ф.И. Шубина «Диана и Эндимион». Золоченые украшения окон, дверей и камина главного зала дворца в совокупности с занавесями из голубого бархата, обивкой канапе и кресел, зеркалами, часами, каменными вазами, люстрами и жирандолями завершали декоративную отделку этого прекрасного дворцового помещения. Немаловажную роль в общем декоре Мраморного зала занимали также круглые мраморные барельефы скульптора М.И. Козловского.

За главным дворцовым Мраморным залом следовал так называемый Орловский зал, воспевающий воинскую и государственную деятельность братьев Орловых: Ивана, Алексея, Григория, Федора и Владимира. Их деяния изображались в барельефах из белого греческого мрамора, вмонтированных в лепные фигурные рамы работы скульптора Ф.И. Шубина.

С юга к этому залу примыкали личные покои Григория Орлова, начинавшиеся Парадной спальней, отделанной в стиле рококо. Со спальней граничил внутренний садик с пятью яблонями, пятью вишнями и красивым беломраморным фонтаном.

Не менее заманчивой для посетителей оказывалась дворцовая картинная галерея, заполненная редчайшими шедеврами мировой живописи – творениями Рембрандта, Тициана, Рафаэля, Корреджо, Пуссена. В коллекции Григория Орлова хранилось также 99 портретов работы живописцев А.П. Антропова, Георга Кристоф Гроота, А. Ван Дейка и других знаменитых художников.

Картинная галерея переходила в Колонный зал дворца, потолок которого украшал исторический плафон С. Торелли «Спасение Троянского флота».

В юго-западной части дворца располагались две графские бани – Греческая и Турецкая.

В северо-западной части бельэтажа, за парадными залом, обустроили запасные (гостевые) помещения: кабинет, спальню, будуар и гостиную.

Третий этаж здания занимали многочисленные жилые покои, гостиные для игры в карты, библиотека и диванная, оформленная в китайском стиле.

Григорию Орлову так и не удалось пожить в Мраморном дворце. После смерти графа Екатерина II выкупила Мраморный дворец у его наследников вместе со Служебным домом. Дворцовое здание с 1795 по 1796 год являлось местом заточения плененного вождя польских повстанцев – Тадеуша Костюшки, освобожденного из-под ареста императором Павлом I под его честное слово не воевать более против русских.

Великая княгиня Анна Федоровна

В 1796 году Екатерина II подарила Мраморный дворец своему внуку – 16-летнему великому князю Константину Павловичу, в день его женитьбы на 14-летней принцессе Саксен-Заафельд-Кобургской (в православии Анна Федоровна). Молодой супруг вел себя безобразно, издевался над своей юной подругой жизни, допуская рукоприкладство, и продолжал играть в любимые игры еще не ушедшего детства. А.И. Фролов – наш современник, при подготовке к изданию своей книги о великих княжеских дворцах обнаружил необычные увлечения Константина Павловича, одно из них «…стрельба в помещениях Мраморного дворца из пушки живыми крысами». Проделки великого князя настолько надоели императрице, что в один из дней она с позором выдворила его из дворца.

В дальнейшем Мраморный дворец становится наследственным владением некоторых российских великих князей.

В 1797 году по приглашению Павла I в Мраморном дворце поселился его давний приятель и бывший король Польши Станислав Август Понятовский, прибывший со своим двором и свитой общей численностью в 250 человек. Архитектору В. Бренна по распоряжению Павла I даже пришлось в срочном порядке перестраивать детище зодчего А. Ринальди. Не прожив и года в дворцовых покоях, бывший владыка Королевства Польского тихо скончался и был похоронен в костеле Святой Екатерины на Невской перспективе.

Экс-король Польши Станислав-Август Понятовский. Портрет работы Э. Лебрена

Великий князь Константин Павлович

С 1798 по 1831 год дворцом вновь владел повзрослевший великий князь Константин Павлович, делавший уже не очень успешную военную карьеру, продолжавший «проказничать» и преподносить своим поведением довольно печальные и неблаговидные сюрпризы своему брату – императору Александру I. Дело дошло до того, что российский монарх вынужден был даже разрешить начать расследование уголовного дела, в котором, по слухам, был замешен Константин Павлович.

В 1832 году Николай I передает творение Ринальди в наследственное владение своему второму сыну, великому князю Константину Николаевичу. Мраморный дворец по решению нового хозяина архитектор А.П. Брюллов внутри перестроил – создал новые интерьеры в историко-романтическом духе. Перекрытие Мраморного зала приподняли на один этаж, его освещение теперь стало двух уровневым. Рядом с этим залом в северной части обустроили парадную столовую.

Кабинет великого князя Константина Николаевича соседствовал теперь с дворцовой библиотекой, из которой имелся выход в Зимний сад, переделанный зодчим Брюлловым из висячего фруктового сада архитектора А. Ринальди.