В этот период в русле общего интереса к русской культуре XVIII в. Останкино также стало предметом изучения. Благодаря архиву Шереметевых, сохранившему подробные сведения об исполнителях всех строительных и отделочных работ, дворец еще в дореволюционные годы стал рассматриваться как произведение прежде всего крепостных мастеров. Уже в декабре 1917 г. усадьба стала государственным музеем, в дальнейшем названным Музеем творчества крепостных. Это направление, смешавшее понятия авторов и исполнителей, долгие годы затрудняло создание подлинно научной истории останкинского строительства.
Ансамбль дворца возведен в 1792—1798 гг. Общая композиция была создана в два приема в течение года с небольшим: с весны 1792 г. до лета 1793 г. Однако затем почти каждая отдельная часть изменялась и расширялась; при этом уничтожалась и только что выполненная сложнейшая отделка: искусственный мрамор, золоченая деревянная резьба и ее имитация в тисненой бумаге, лепка, росписи, штофная обивка и «бумажки» — расписные обои. Лихорадочный темп работы нарушал даже традиционные для России границы строительного сезона. Почти каждый год зимой велась не только отделка интерьеров, но и строительство, и лишь иногда управитель жаловался владельцу на помехи от сильных морозов. На одном из чертежей того времени в коллекции Останкинского музея зафиксирована конструкция дворца. Узлы из четырех или двух мощных деревянных брусьев квадратного сечения, поставленных вертикально, связаны рядами горизонтальных, более тонких, между которыми серым тоном показана засыпка. Из кирпича выложены только стены, отделяющие в нижнем этаже арьерсцену, и небольшие участки стен у печей.
Выстроенный в первой половине 1792 г. простой прямоугольный объем театра включал сценическую коробку, полукруглый амфитеатр зрительного зала и выступающую из него к западу «генеральную ложу» с двумя парадными лестницами по сторонам. Уже к зиме он был дополнен флигелями-павильонами и переходами к ним. На этом этапе в наружном оформлении здания руководствовались, вероятно, проектом Ф. Кампорези; в дальнейшем от него сохранился принцип трехчастного членения главного фасада с центральным портиком и палладианскими арками по сторонам, низкий купол с круглыми окнами и мотив расчленения колоннами аркады галерей. Однако сами павильоны — Египетский и Итальянский — строятся в начале 1793 г. уже по другим проектам.
Отдельные стилистические черты их близки к известным работам Старова и Бренны, но в общем облике этих зданий заметнее всего французские впечатления заказчика. Это элементы композиции Малого Трианона Ж.-А. Габриэля — его квадратный объем, большой ордер, пропорции и расположение окон, а также ионические колонны с отсечкой по энтазису и гирляндой в капители (ср., например, отель Бенувиль К.-Н. Леду; известно даже прямое распоряжение делать колонки ионического ордера «на французский вкус»). В контексте русской архитектуры такая стилистика ближе к приемам раннего классицизма. В главном здании в это время шла внутренняя отделка: размещались резные золоченые детали работы мастерской Споля и др.; даже развешивались люстры.
В 1793 г. уже отделывали внутри павильоны и строили галереи-переходы от них к жилым флигелям. Западным флигелем были расширенные и переделанные Старые хоромы; их перпендикулярная прежнему объему пристройка выходила в парадный двор. Восточный — Гостевой — флигель, с главным фасадом, симметричным пристройке хором, был П-образным в плане; назначение его северного и южного корпусов неоднократно менялось. В том же, 1793 г. начинается перестройка театра: усложняется планировка зрительного зала и создается возможность быстрой трансформации зала и сцены в единое пространство «воксала». Эти работы продолжались два года. В начале 1794 г. меняется планировка уже частично отделанного Итальянского павильона. Одновременно расширяются галереи-переходы: из коридоров они превращаются в подобие невысоких, но богато отделанных и наполненных произведениями искусства проходных гостиных. Декоративная отделка, оформление и меблировка заняли 1794 и 1795 гг. Но при этом уже в начале 1795 г. появился первый проект расширения главного здания: не хватало помещений для пребывания гостей на время «перемены декораций» в зале между спектаклем и балом.
Масштабы и формы пристроек определились далеко не сразу; очевидно, как и в других случаях, неоднозначным было и авторство. Существует план П.И. Аргунова того периода, предлагающий двойное расширение здания — как с юга, так и с севера. Известный проект Дж. Кваренги (план и фасад), по общему мнению, изображает пристройку обширного колонного зала с севера, со стороны парка. Однако этому противоречит необычайная для паркового фасада монументальность, а также большое сходство планировки зала с залом на чертеже Е.С. Назарова, где показана заведомо южная сторона здания (на плане видна часть театра). После нескольких вариантов, которые, как и прежде, начинали спешно осуществляться и на ходу менялись по новым проектам, передняя часть главного здания — фасад, сени с проходными «сенцами» по сторонам, парадная лестница и анфилада — в 1796 г. приобрела в целом свой окончательный облик. Отделочные работы и некоторые переделки велись и позже; на внутренних стенах сохранились следы первоначальных проемов. Летом того же, 1796 г. к Итальянскому павильону, вероятно, по проекту И.Е. Старова, но также с изменениями, пристраивалась Ротонда — круглый купольный зал, который летом должен был превращаться в открытую со стороны сада колонную беседку. Ротонда была задумана как «Храм благодарности» Екатерине II, с мраморной статуей императрицы в центре, но после ее смерти в том же году и воцарения Павла I статуя была заменена итальянской скульптурной группой «Три грации». Тогда же предполагалось поместить портрет Екатерины в центральном зале парадной анфилады дворца, но вскоре зал был переделан, а в соседней Пунцовой гостиной поставлен (в той же тяжелой, необычайно торжественно оформленной резной раме) портрет Павла I работы Н.И. Аргунова. Затем началось создание Картинной галереи, включившей пространство Генеральной ложи (в некоторых более ранних документах она прямо называлась «временной») и боковых «кабинетцев», заменивших к тому времени первоначальные лестницы. Внизу, на месте бывшего под ложей Овального кабинета, создавалась вторая, более скромная Эстампная галерея. Замечательно, что расчленяющие ее колонны Шереметев хотел сделать раздвижными, как в театре, чтобы «можно было столы поставить в случае кушания»; в стремлении разнообразить, театрализовать свои праздники он добивался даже не присущей классицизму многофункциональности помещений.
После придворных приемов весной 1797 г. во дворце все еще продолжались внутренние работы. В 1798 г. появились последние новые объемы — пристройки со стороны парка, симметричные в плане южным — угловой гостиной и парадной лестнице. Средняя часть садового фасада была оформлена близкой к упомянутому выше проекту Кваренги десятиколонной лоджией под фронтоном, фланкированной глухими простенками с декоративными нишами, но без широкой наружной лестницы. Однако у Кваренги эта колоннада торжественно выступает вперед, а здесь она зажата между новыми ризалитами. Их фасады напоминают проект, сохранившийся в выполненном еще в 1793 г. чертеже П.И. Аргунова (ныне его автором считают И.Е. Старова). В 1799 г. эти и другие помещения дворца продолжали отделываться; одновременно начались и первые ремонтные работы. Для характеристики многосложности облика дворца необходимо отметить, что наряду со специально для него выполненной резьбой, лепниной и т.д. многие детали интерьера покупались готовыми. Это не только мебель, статуи, светильники, но и резная отделка (так, уже под самый конец произведения Споля в Итальянском павильоне заменяются более строгими и монументальными, привезенными из Петербурга) и даже более сложные по рисунку паркеты — узорные вставки в центре пола во многих помещениях дворца. Из последующих стилистических переделок дворца сохранились лишь позднеампирные торцовые павильоны, появившиеся после сноса Старых хором и Гостиного флигеля, и современная им полукруглая ограда парадного двора. Фигурные завершения столбов ограды, противоречащие ее простым ампирным формам, возможно, отлиты позже по образцу ваз на колоннах прежней ограды. Изменения интерьеров середины XIX в. и 1870-х гг. — убранство царских покоев в первом этаже, темные штофные обои в парадной анфиладе — начали устранять уже при первых послереволюционных реставрациях. В наше время восстанавливается Ротонда Итальянского павильона, превращенная в 1856 г. в кабинет Александра II.
Несмотря на сложную строительную историю, Останкинский дворец сформировался в целом как законченное произведение зрелого классицизма. В развернутой композиции глубокого парадного двора важную роль играет удвоение традиционного приема — соединение главного дома и флигелей переходами. Разномасштабность объемов, подчеркнутая контрастами членений — то очень крупных, то рядовых, — и разнообразие обработки усиливает живописность общего впечатления. Массивность объема главного здания, увенчанного низким куполом, почти не ощущается ни со стороны парадного двора, ограниченного павильонами и крыльями, ни из неширокой партерной части парка. Здание воспринимается «фасадно», что ослабляет, в частности, почти барочный характер крупных задних ризалитов; боковые фасады изолированы. Четок контраст лаконичного рустованного первого этажа, прорезанного простыми прямоугольниками окон и дверей, и парадного, богато украшенного верхнего. Но стройный центральный коринфский портик под фронтоном не играет на главном фасаде, как обычно, исключительной роли: слишком сильна пластика боковых лоджий — четырехколонных ионических портиков в антах. К тому же ритм их колонн перебивает контур помещенных за ними тройных палладианских арочных окон. Их арочные завершения и окна второго света центрального зала усиливают общую классическую пирамидальность композиции фасада дворца. Усложненность фасада дополняют декоративные галереи, соединяющие все три портика. Парковый фасад с десятиколонной ионической лоджией, во всю ширину перекрытой фронтоном, гораздо величественнее главного. В том же ордере, отвечающем ордеру передних лоджий, выполнены парные колонны, фланкирующие фасады ризалитов. Здесь палладианские окна полностью открыты и эффектно увенчаны крупными веерными архивольтами. Общая рустовка первого этажа заменена в ризалитах прямоугольными нишами на гладкой стене, отвечающими членениям парадного этажа. Объем усложняют маленькие одноэтажные выступы во внутренних углах. Стены над ними декорированы так разнообразно, как, может быть, ни в одном другом здании зрелого классицизма.