Тем не менее в 1785 году Робером были выполнены и отправлены в Россию все четыре панно для Каменноостровского дворца: "Пожар Рима", "Триумфальный мост", "Античные здания Франции" а "Античные памятники Рима". Вместе с ними прибыла "Буря" Берне, предназначенная для "Морского салона", а также четыре пейзажа Ф. Хаккерта, заказанные ему в 1782 году в Раме: "Вилла Мецената и водопад в Тиволи", "Большой каскад в Тиволи", "Вид на замок в Казерте с Бельведера", "Вид Байского залива". В конце 1790-х годов все эти полотна оказались в Гатчинском дворце, куда были собраны многие произведения искусства и декоративного убранства из каменноостровского дворца и других резиденций Павла I.
Итак, уже в 1784 году в отношении Павла к убранству Каменноостровского дворца произошла "новая перемена". И связана она была с приглашением для работы в великокняжеских резиденциях - на Каменном острове, в Павловске и Гатчине - художника и архитектора В. Бренны.
Он писал о своих работах: "Так же и на Каменном острове - другой загородной резиденции его высочества великого князя, находящейся в нескольких верстах от Петербурга, куда ездят зимой и где дают балы, - я построил театр, совершенно новый по расположению и небольшой, в самом дворце. Там нет определенного архитектурного стиля, одни кариатиды, поддерживающие галерею и потолок, расписанные мною фресками так же, как это принято для убранства всех их сколько-нибудь значительных театров. Это лишь кое-что из всего того, что я выполнил, но я опускаю в перечислении большое количество сделанного…"
Необходимо только отметить, что дворцовый театр, его архитектура, устройство сцены, зрительного зала принадлежат Кваренги. Бренне же - только убранство интерьера.
Приведем сведения об интерьере дворцового театра из "Описи 1801 года дворца и служебных помещений при нем": здесь находились две кирпичные печи, резные позолоченные кронштейны, верхняя и нижняя балюстрады были обиты красным сафьяном, по верхней располагались "фигуры алебастровые" (кариатиды). Опись позволяет представить убранство и других помещений Каменноостровского дворца в павловское время. В столовой, кабинете, спальне, библиотеке, комнатах для гостей были штучные (паркетные) дубовые полы; печи - шведские на низких ножках, из синих и красных изразцов; камины изразцовые и белого мрамора, печи штучные белые; стены декорированы панелями с вызолоченными филенками; двери - столярной работы с золоченой резьбой; упоминаются фонари малинового стекла.
Из других документов известно колористическое решение столовой: бледно-желтого цвета стены, "а все возможные украшения - белые; что-либо другое означало бы нарушить правила архитектуры. Фон фриза и фриз должны были быть белого цвета, поскольку он самый благородный" (из письма вел. кн. Марии Федоровны К. Кюхельбекеру 12 апреля 1785 г.). В переписке владельцев упомянут также "рентгеновский кабинет, предназначаемый для Каменного острова", то есть мебель работы знаменитого мастера Д. Рентгена.
В конце 1780-х годов любимой резиденцией Павла и Марии Федоровны становится новый дворец в Павловске. Вскоре после своей коронации, в 1797 году Павел I предоставил Каменный остров привезенному в Петербург последнему польскому королю Станиславу-Августу Понятовскому. Для летнего пребывания низложенного короля Каменноостровский дворец был обновлен; ведение этих работ вновь поручено В. Бренна, о котором в дневнике Понятовского есть следующая запись: ".. .этот самый Бренна, которого мы видели в Варшаве несколько лет назад, это в настоящее время тот, кого император использует, главным образом, как архитектора. Он руководит именно всем тем, что делается на Каменном острове. План этих работ он обещал царю".
Именно в это время на острове появляется парковая композиция с Большим и Малым каналами, тройной липовой аллеей в центральной части и двумя "звездами" дорожек. Несомненна близость пейзажно-регулярных композиций каменноостровского и павловского парков; есть основания предполагать, что автором их был архитектор Г. П. Пильников.
В 1809-1811 годах под руководством архитектора Л. Руска была произведена перепланировка некоторых помещений западного флигеля здания с изменением их декоративного убранства. Каменноостровский дворец стал одним из любимых мест пребывания Александра I. Здесь в августе 1812 года царь принимал Кутузова перед его отъездом в действующую армию.
В 1820-х годах многие помещения Каменноостровского дворца вновь были расписаны; выполнял эти работы по обновлению "живописных плафонов и обоев" художник-декоратор Дж.-Б. Скотти. Росписи на мифологические темы в гостиной, спальне, камердинерской и других помещениях, выполненные в золотисто-желтых тонах, с летящими женскими фигурами в развевающихся одеждах, представляют собой прекрасные образцы ампирной плафонной живописи и хорошо сохранились поныне.
Заключительный этап оформления интерьеров Каменноостровского дворца относится к 1830-1850-м годам. В это время появились позднеклассические росписи Верхнего вестибюля во втором этаже (предположительно, по эскизам В. Стасова), а также скульптурное убранство музыкального салона - бюсты композиторов, установленные по заказу тогдашней владелицы дворца вел. кн. Елены Павловны, известной меценатки, покровительницы музыкального искусства.
Незначительные перестройки и изменения в декоративном убранстве дворца, внесенные на протяжении XIX века, в целом, однако, не повлияли на своеобразие и законченность его облика. Как архитектурное произведение Каменноостровский дворец принадлежит русскому классицизму. С появлением этого здания Острова обрели новый архитектурный образ; дворец на стрелке, открывающийся со стороны города, стал важнейшим исходным элементом архитектурно-паркового ансамбля, с ним должны были соотноситься новые постройки и на Каменном, и на ближайших островах. Следует учитывать также, что на его создание несомненное воздействие оказали вкусы, пристрастия, ценностные ориентации тогдашних владельцев - Павла I и Марии Федоровны и работавших по их заказам мастеров - архитекторов, живописцев, паркостроителей. Многие из архитектурных, живописных, декоративных решений, найденные в свое время на Каменном острове, получили затем новое воплощение в резиденциях тех же владельцев и, прежде всего, в Павловске.
Неотъемлемой частью ансамбля на Каменном острове был дворцовый сад. Первая перепланировка регулярного сада середины XVIII века произошла в конце 1780-х годов по проекту Ф. Виолье, придворного художника и архитектора вел. кн. Павла Петровича и Марии Федоровны, автора "Собственного садика" при Павловском дворце. В исторически сложившуюся структуру сада при Каменноостровском дворце Виолье вводит новые элементы: постепенно укрупняет квадраты сада по обе стороны от центральной аллеи и осуществляет переход к пейзажной планировке наиболее удаленных от дворца квадратов. Около дворца был устроен пышный цветочный партер с овальными и восьмигранными клумбами по типу "голландских садов". Далее эти же элементы даются в увеличенном масштабе, с добавлением посадок акации по краям партеров; на удаленном участке сада - обширные лужайки с живописными группами лип и кленов; по обе стороны центральной аллеи и по границе сада были высажены липы.
Строгость и изящество в решении дворцового сада, геометризм его планировочной структуры позволяют отнести его, как и "Собственный садик" в Павловске, к французско-голландскому типу, обогащенному элементами пейзажной планировки. Сравнение их раскрывает творческую лабораторию мастера. Если "Собственный садик" отличается подчеркнутой интимностью, уютом, он расположен с южной стороны дворца, где находились жилые комнаты, а не парадные покои владельцев, то каменноостровский сад - торжественная увертюра к восприятию дворца со стороны главного фасада. В Павловске - трельяжные галереи, увитые диким виноградом, нарядные партеры, среди цветов преобладали розы, разнообразные сорта которых присылались из Голландии, Франции, Италии. Формы сада на Каменном острове подчинены дворцу, монументальной строгости его архитектуры.
На самом мысу острова, около дворца был разбит, также по рисунку Виолье, "маленький садик". Сохранился его обмерный чертеж, выполненный архитектором Г. Пильниковым накануне переделки сада в 1810 году. Небольшой, покрытый дерном участок включал две композиции дорожек в форме звезды, с окаймляющими их цветочными бордюрами; в центре каждой звезды располагались цветочные клумбы.
Вероятно, именно Виолье является автором первых парадных ворот Каменноостровского дворца, установленных со стороны набережной Малой Невки, около оранжереи. Выполненные из олонецкого мрамора, они имеют полуовальную в плане композицию, невысокий цоколь и состоят из четырех звеньев с разделяющими их дорическими колоннами. В центре - два четырехгранных пилона с полуколоннами, увенчанных шарами. На лицевой стороне пилонов высечены медальоны для монограмм владельцев. Звенья металлической решетки - трельяжного рисунка, в верхней и нижней части ограничены горизонтальными полосами меандра. В двух створках ворот, завершенных монограммой владельцев, вписанной в овал, этот рисунок повторялся. По изысканности композиции, а также тонкости и изяществу прорисовки каждой детали ворота следует отнести к лучшим образцам архитектуры малых форм конца XVIII века. В 1956 году, в связи со строительством Каменноостровского моста и расширением проспекта, эти ворота были демонтированы и перенесены в Павловский парк, на Привокзальную площадь. Сохранившиеся до наших дней парадные ворота, расположенные ближе к дворцу, на границе садового участка, вероятнее всего, построены по проекту Кваренги.
Дальнейшие работы по благоустройству каменноостровского сада были связаны с деятельностью архитектора Тома де Томона, проект и смета которого на "переделку дворцового сада" были утверждены 25 октября 1810 года. Значительное место в этих работах, осуществлявшихся под руководством садового мастера Ф. Лямина, занимали технические проблемы: подсыпка осевших мест в саду, сооружение дренажной и водоотводной системы. В художественном отношении Томон развивал идеи, заложенные в проекте Ф. Виолье, усиливая пейзажный характер удаленных участков сада: они были прорезаны извилистыми дорожками, терявшимися в густых посадках многолетних деревьев.