Фасады Николаевского дворца — типичный пример стилизаторского ренессанса. Повторяя в общих чертах композиционные приемы итальянской архитектуры XVI века, Штакеншнейдер обработал фасады Николаевского дворца поэтажно размещенными колоннами и пилястрами. Общая схема построения с размещением ордера в три яруса напоминает фасады дома министра государственных имуществ на Исаакиевской площади, однако в отделке Николаевского дворца Штакеншнейдер идет еще дальше Ефимова, до предела насыщая фасад лепниной, разного рода филенками, тягами, порезками, орнаментальными скульптурными вставками и т. д.

Как и в неоренессансных фасадах построек Ефимова, ордер в композиции Николаевского дворца звучит совершенно иначе, чем в постройках эпохи классицизма. Из-за измельченности масштаба он утрачивает героичность и мощь, которые были свойственны композициям классицизма, в результате чего изменяется и вся «интонация» архитектурно-художественного образа дворца. Иначе воспринимается и его центральный портик из четырех гранитных колонн. Он уже не играет, как в классицизме, роль эмоционального и смыслового центра — из-за своего мелкого масштаба он превратился в простое оформление парадного подъезда, весьма удобное в условиях петербургского климата.

Вместе с тем поэтажное размещение ордера и постепенное облегчение и измельчение ордерных элементов снизу вверх создают особенный художественный эффект: Николаевский дворец кажется больше своих истинных размеров. Причина этого впечатления — в характере ордерной обработки фасада. Первый этаж декорирован широкими ионическими пилястрами, второй — стройными коринфскими колоннами, а третий — короткими узкими пилястрами, и их небольшие размеры создают иллюзию перспективного сокращения. Снизу вверх облегчается не только ордер, но и скульптурный декор, и это тоже создает ощущение большой высоты здания.

В отделке интерьеров Николаевского дворца Штакеншнейдер использовал разные стили, отдавая, однако, главное предпочтение ренессансу и барокко. Его мастерство, его умение достичь интересных композиционных эффектов ярко проявилось в разработке парадной лестницы и двухъярусного Танцевального зала. Особенно хороша Парадная лестница — это одно из самых интересных произведений не только в творчестве самого Штакеншнейдера, но и во всей мировой архитектуре XIX века. Стремительный разбег маршей эффектно подчеркнут темной решеткой перил, четко читающейся на фоне светлых стен; изящные колонны легко несут опирающиеся на них своды — архитектура кажется наполненной внутренним движением, и само пространство лестницы словно раздвигается в глубину и вверх.

Примыкавшее к Благовещенской площади обширное владение Николая Николаевича заняло целый квартал: в его восточной части был построен корпус с квартирами для свиты и прислуги, между ним и дворцом разместились служебные постройки. Таким образом, комплекс строений Николаевского дворца представляет собой своеобразный микроансамбль, в котором монументальному и нарядному дворцу противостоят скромно оформленные фасады служебных зданий. Различие в отделке фасадов дворца и служебных корпусов подчеркивало разницу в социальном положении их обитателей. В то же время в такой дифференцированности архитектурных приемов проявилось столь свойственное архитектуре тех лет стремление отразить функцию здания в его облике.

Третий большой великокняжеский дворец, построенный А. И. Штакеншнейдером, — Ново-Михайловский, был сооружен в 1857–1861 годах для великого князя Михаила Николаевича — сына Николая I. Он занял участок квартала между Дворцовой набережной (дом № 18) и Миллионной улицей (ныне улица Халтурина, 19). Таким образом, это здание оказалось в совершенно иной градостроительной ситуации, чем Мариинский и Николаевский дворцы: в отличие от них оно уже не играет такой активной градообразующей роли. Ново-Михайловский дворец встал в ряду других дворцов и особняков. Тем не менее здание отчетливо выделялось в окружающей застройке не только своими крупными размерами, но и нарядной отделкой фасадов.

Особенно пышной и сложной отделкой отличается главный корпус дворца, выходящий на Дворцовую набережную. Именно здесь размещались парадные апартаменты владельца. Совершенно иначе выглядит фасад примыкающего к улице Халтурина бывшего «шталмейстерского корпуса», в котором находились квартиры придворных и служащих свиты великого князя: он решен очень скромно и сдержанно и напоминает своим обликом доходный многоквартирный дом. В этом различии архитектурной трактовки фасадов также сказалось присущее эклектике стремление создавать определенные ассоциативные взаимосвязи между функцией здания и его архитектурным обликом.

Во второй трети XIX века по заказам императора и членов императорской семьи было построено несколько загородных дворцов и вилл в окрестностях Петергофа и между Петергофом и Стрельной. В их проектировании и строительстве одну из самых главных ролей сыграл выдающийся архитектор того времени А. И. Штакеншнейдер.