Полной переделке подверглась и Помпейская галерея, блестяще воссозданная после пожара Стасовым. Она располагалась вдоль Невской анфилады и выходила окнами на Большой двор Зимнего дворца. По окончании восстановительных работ к галерее примкнул зимний сад, покрытый невиданным до того стеклянным потолком. Возникший на месте жилых покоев 100-метровый коридор по отделке напоминал античные дома. Из южноиталийской архитектуры были заимствованы декоративные портики с тонкими колоннами, малиновая и голубая окраска стен, цветочные гирлянды на сводах. Изящную роспись с фигурами римлянок, изображениями зверей, растений и жертвенников исполнил художник Ф. И. Вундерлих. Создатель интерьера, безусловно, интересовался искусством Помпей, но в данном случае древний стиль отделки являлся желанием заказчика. Так или иначе, изящество галереи не согласовывалось с монументальностью парадных залов.

Однако своеобразный и чуждый Стасову декор вызвал восторженные отклики у зрителей. «Мы поражены, – писал журналист А. П. Башуцкий, – прекрасным видом бесконечной анфилады аркад, сводом потолка, с которого спускаются в стройном порядке до 20 этрусских ламп. Разнообразие, игра и блеск живописи, отлично выполненной, останавливают взор на каждом шагу. Всякий простенок представляет собой что-нибудь новое. Между легкими колоннами и орнаментами из листьев разбросаны каймы, арабески и флероны самого чистого рисунка. Внизу написаны различные пары животных, вверху на каждой стене новый пейзаж, в середине, на ярком фоне – фигуры танцовщиц. Если не говорить о солнечном освещении при пунцовых шторах, то к вечеру, когда зажженные лампы льют свет более спокойный, Помпейская галерея еще прекраснее». Несмотря на восхитительный вид, в 1886 году помещение было полностью переделано. Зодчий А. М. Горностаев уничтожил древний стиль галереи, и эта часть дворца стала именоваться Новой галереей, а позже получила имя Петра I.

Ко времени получения ответственного заказа Стасову исполнилось 70 лет. Воссоздание интерьеров здания, практически уничтоженного огнем, представлялось трудной задачей, но пожилой архитектор справился с ней блестяще. Не отрицая пышности барокко, он сумел приблизить облик императорской резиденции к требованиям новой эпохи. По окончании работ внешний вид дворца почти не изменился, а переделанные парадные залы были украшены со вкусом и деликатностью по отношению к работе старых мастеров. По собственным словам, Стасова «пленяла в искусстве древних мужественная величавость». Отсюда увлечение дорическим ордером, монохромной окраской в мрачных тонах, строгими прямыми линиями.

Сохранив главные пропорции, расположение колонн и четкое разделение плоскостей, Стасов заменил праздничный декор статичным, холодно-величественным убранством. В отделанных по его рисункам залах появились тяжелые рельефы с условными сюжетами. Подчеркнутым однообразием отличались украшения, заимствованные из греческой вазовой пластики, например розетки – орнаментальный мотив в виде распустившегося цветка и пальметты с контурами пальмового листа. Основным содержанием как лепных, так и живописных композиций стала воинская атрибутика: щиты, мечи, копья, стрелы, шлемы, панцири, секиры, штандарты, двуглавые орлы. Излюбленным мотивом зодчего являлись аллегорические фигуры в античных одеждах, которым он придавал условность во всем, начиная от застывших лиц и заканчивая торжественными позами.

Плафон больше не радовал глаз многокрасочностью, зато благодаря использованию декоративной техники гризайль появился эффект слияния живописи со скульптурой. Термином grisaille в декоративном искусстве называют вид живописи, выполняемой в разных оттенках одного цвета. Изначально художники употребляли серые тона, о чем можно догадаться по названию, ведь в переводе с французского слово gris обозначает «серый». В парадных апартаментах доминировали белые краски. При введении второго тона зодчий не допускал излишней яркости, используя серые, бледно-желтые, палевые тона, изредка и очень скромно дополненные позолотой. Монументальным величием отличались все работы Стасова, кроме Петровского зала, восстановленного в первоначальном, барочном, виде.

После многочисленных переделок из композиции Зимнего дворца особенно выделялись помещения, декорированные в стиле модерн. На примере Николаевского зала можно отметить, насколько сильно исказила первоначальную идею, например, замена классических люстр огромными светильниками с хрустальными подвесками.

Творческие искания зодчих-новаторов, подобных Брюллову, привели к распаду художественного единства, отличавшего зрелый русский классицизм времен Кваренги и Росси. К началу работы в Зимнем дворце он был признанным мастером и успел отличиться в создании интерьеров. Восстановленные им комнаты в юго-западной части резиденции удивляли роскошью и разнообразием декора. От вида уютных комфортабельных покоев коронованные заказчики пришли в восторг. Специалисты отнеслись к работе Брюллова более сдержанно, хотя и отметили тщательную обработку деталей. Архитектор старался утвердить неприемлемые в классицизме стили: готический, помпейский, мавританский.

По мнению теоретиков архитектуры, явное подражание, бессистемное обращение к экзотике явились началом торжества эклектизма, захватившего мировое искусство во второй половине XIX века.

В то же время новаторство Брюллова касалось и технической стороны зодчества, где недостатков не нашли даже самые рьяные скептики. Для того чтобы устроить уютное жилье в здании официального характера, он произвел большую перепланировку, обнаружив завидное качество выходить из трудных ситуаций с интересными решениями.

Технические новшества затронули систему отопления, в частности архитектор отказался от старых обогревателей, ставших причиной пожара в 1837 году. Стремление обезопасить дворец от повторной трагедии заставило заменить устаревшие печи трубами, подававшими нагретый воздух. Опасные деревянные перегородки сменились кирпичными стенами. Небольшие комнаты были перекрыты сводами, а в больших залах использовались металлические конструкции. К новым перекрытиям крепились потолки, собранные с помощью клепки из железных или медных, как в Георгиевском зале, пластин. Мастерство выполнения конструктивных работ вызвало одобрение императора, а ранее спорное новаторство Брюллова получило развитие при строительстве Нового Эрмитажа.