Но по-настоящему облик Павловска меняется после приезда сюда поздней осенью 1779 года великого архитектора Чарльза Камерона. Творения Чарльза Камерона, шотландца по происхождению, отличаются гармоничностью, тонким изяществом композиций, пропорций и отделки интерьеров.
Камерону поручили сделать из скромной загородной усадьбы торжественную резиденцию, достойную наследника российского престола. И он с энтузиазмом взялся за работу.
В мае 1782 года состоялась закладка Большого дворца по проекту Камерона. Паульлюст был разобран, а на его месте в течение четырех лет сроился дворец. В это же время в Павловске закладывался пейзажный парк. Для того чтобы подчеркнуть значение дворца, русло Славянки перед ним было углублено и расширено с помощью запруды.
Камерон виртуозно использовал особенности местности: река стала главной ландшафтной доминантой, к которой тяготеет не только дворец, но и большая часть парковых объектов. До наших дней сохранились архитектурные сооружения, определяющие облик центральной части парка – храм Дружбы, колоннада Аполлона, Большой каскад и другие.
В 1786 году ансамбль Павловска переходит под начало любимого великим князем Павлом архитектора, художника-декоратора Винченцо Бренна.
Бренна, который расширил здание и надстроил боковые павильоны, во многом изменил первоначальный внешний вид дворца.
Страстный коллекционер, Павел I поместил во дворец великолепное собрание часов, античной скульптуры, мебели. Эта богатейшая коллекция считалась второй по величине в России, конечно, после эрмитажной.
Занимаясь дворцом, Бренна не оставлял без внимания и парк.
Он сочетал пейзажный принцип с регулярным, а криволинейные дорожки – с прямыми аллеями. Среди разнообразных сооружений парка, связанных с его именем, выделяются Большой каскад, амфитеатр, Пиль-башня, а также крепость Бип, имитирующая рыцарский замок.