
Công trình được khơi công từ năm 1901 đến 1905 với diện tích 1200 m2 tại một địa điểm cao ráo, cạnh Hồ Tây, có phong cảnh đẹp, yên tĩnh và có nhiều cây xanh. Phong cách trang trí của dinh thự này thể hiện tài năng của người Pháp: phòng khánh tiết lớn được thiết kế theo phong cách vua Louis XIV; phòng ăn lớn theo phong cách thời Phục Hưng; phòng riêng của Toàn quyền theo phong cách thời đại đế Pháp. Tuy nhiên, các chi tiết trang trí cũng nhiều lần được tu bổ và sửa chữa theo ý thích của từng viên Toàn quyền. Công trình này trở thành một trong các di sản độc đáo ở Hà Nội mang dấu ấn của kiến trúc Pháp.

Theo thiết kế ban đầu dành cho phủ Toàn quyền Đông Dương, mặt bằng của tòa nhà được thiết kế đối xứng, có một khối lớn ở giữa và hai khối ở hai bên. Tòa nhà này có hai tầng chính đặt trên một tầng đế, trên cùng là một tầng sát mái. Tầng đế là một tầng nửa hầm xây nổi, có kẻ mạch vữa giả đá thường thấy trong kiến trúc cổ điển Pháp, đặt các phòng phục vụ; tầng hai vốn là phòng khách, phòng làm việc và phòng đại tiệc. Tầng ba là những phòng riêng và nơi ở của toàn quyền.
Giống nhiều kiến trúc thuộc địa Pháp cùng thời, nó có phong cách hoàn toàn Châu Âu. Yếu tố Việt Nam duy nhất trong khu vực là các cây xoài trồng ở vườn xung quanh.
Tòa nhà được quét vôi vàng, nằm sau cổng sắt. Các yếu tố của kiến trúc Phục hưng Ý có thể liệt kê là: 1. Các phòng (aedicules) ; 2. Cầu thang lớn và sảnh trung tâm (a formal piano nobile reached by a grand staircase); 3. Các trán tường gãy (broken pediments); 4. Các cột cổ điển (classical columns) và 5. Các góc tường (quoins)
Hiện nay tòa nhà này là Phủ Chủ tịch, nơi diễn ra các họat động lễ nghi, đối ngoại trọng đại của Việt Nam. Xung quanh là khu di tích lịch sử; và gần đó có Lăng Hồ Chí Minh, bảo tàng Hồ Chí Minh, chùa Một Cột.