Arkitek pertama Palácio ialah Joaquim da Costa Lima Júnior, yang bertanggungjawab ke atas projek itu dari 1840 hingga 1860. Beliau bertanggungjawab untuk reka bentuk umum bangunan, yang diilhamkan oleh seni bina Neopalladian yang ada di fesyen di Porto sejak akhir abad ke-18, diekspresikan dalam bangunan seperti Hospital St Anthony (oleh arkitek Inggeris John Carr), Kilang Inggeris (oleh orang Inggeris lain, John Whitehead) dan beberapa projek oleh arkitek Portugis Carlos Amarante.

Struktur umum Palácio telah siap pada tahun 1850, tetapi beberapa butiran seni bina kemudiannya diamanahkan kepada arkitek Gustavo Adolfo Gonçalves e Sousa (pengarang tangga dan Bilik Arab),[1] Tomás Augusto Soler (metallic dome of the courtyard) and Joel da Silva Pereira (Tribunal Room), among others.[2][3]

Bahagian dalam Istana, hanya siap pada tahun 1910, telah dihiasi dengan indah oleh beberapa artis. Halaman tengah (Nations' Courtyard - Pátio das Nações) diliputi oleh logam besar, oktagon kubah dengan panel kaca, direka oleh Tomás Soler dan dibina selepas 1880. Bahagian bawah kubah dihiasi dengan jata Portugal yang dicat dan negara-negara yang mempunyai hubungan komersial dengan Portugal pada abad ke-19. Di bahagian belakang halaman, sebuah tangga mewah, dibina pada tahun 1868 oleh Gonçalves e Sousa, menuju ke tingkat atas dan dihiasi dengan patung patung oleh pengukir terkenal António Soares dos Reis dan António Teixeira Lopes. Lukisan dinding siling dilukis oleh António Ramalho.[2]

Beberapa bilik Istana - Bilik Tribunal, Bilik Perhimpunan, Bilik Emas - memaparkan perabot oleh José Marques da Silva, lukisan alegori oleh José Maria Veloso Salgado dan João Marques de Oliveira, arca oleh Teixeira Lopes dan banyak lagi karya seni yang lain. Kemuncak Istana, bagaimanapun, Bilik Arab, dibina antara 1862 dan 1880 oleh Gonçalves e Sousa. Bilik ini dihias dalam gaya Moorish Revival yang eksotik, bergaya pada abad ke-19, dan digunakan sebagai dewan resepsi untuk personaliti dan ketua negara yang melawat Porto.