Инженер-архитектор граф Николай Иванович де Рошефор (Рошфор), зодчий Главного управления уделов, считался крупным специалистом по вопросам технологии строительства и известным изобретателем. В 1880-е гг. он редактировал популярный журнал «Зодчий» и вел строительные работы во многих городах империи. Для императора Александра III Рошефор создал проект и построил оригинальную охотничью резиденцию с дворцом и службами в Беловежской пуще.
В работах по оформлению дворца Ксении Александровны и его интерьеров активное участие также принимал и сын Н.И. де Рошефора, архитектор Городской управы, барон Константин Николаевич Рошефор, построивший в Петербурге более девяти зданий, в том числе и оригинальный дом в стиле модерн на углу реки Мойки и Гороховой улицы – Торговый дом «Эдерс и Схефальс», в возведении которого автор проекта применил новейшие технологии и необычные строительные материалы.
Над оформлением дворцовых интерьеров работали живописцы С. Ясинский, Н. Сафонов, иконописец Ф. Соколов, скульпторы К. Гвидо, Э. Сала и многие другие мастера.
Уникальные художественные произведения из золоченой бронзы, в том числе многочисленные осветительные приборы «дворца у Поцелуева моста» (как его тогда именовали в некоторых документах), изготовила Петербургская компания К. Берто. Полный комплект разнообразной мебели для дворцовых помещений поставила знаменитая фирма Ф. Мелцера. Новейшее кухонное оборудование прибыло из Парижа.
Перестроечные работы начались в 1885 г. Фасад здания не претерпел особых изменений, однако был несколько повышен фронтон дома, и в его тимпане укрепили Императорский герб новой владелицы особняка. В рисунок оригинальных кованых парадных ворот на набережной реки Мойки включили вензеля великого князя Александра Михайловича и великой княгини Ксении Александровны. В кружевном чугунном великолепии этих ворот, сохранившихся до нашего времени, четко просматриваются две заглавные буквы «А» и «К».
В ходе перестроечных работ основные перемены коснулись главным образом парадных дворцовых интерьеров, которые получили, как и при князьях Воронцовых, разностильное убранство, отразившееся на их названиях: Мавританский кабинет, Флорентийский зал, комната Жакоб, Голландская комната и т. п.
С западной стороны дворцового особняка устроили дополнительный вход в здание с наружной лестницей и красивым кованым ажурным металлическим ограждением. Над входом смонтировали изящный медный козырек.