Tessins hovedbygning, som utseendemessig er påvirket av fransk-hollandsk klassisisme, rommer det praktfulle trappehuset og paraderommene, mens de to fløyene inneholder boligrommene. Trappehusets skulpturelle utsmykning ble utført av billedhuggeren Nicolaes Millich fra Antwerpen. Hans statuer som viser Apollo og Musene ble levert på 1670- og 1680-tallet. Stukkaturarbeidene i trappehallen og på fasadene ble utført av Giovanni og Carlo Carove. Berømte er Hedvig Eleonoras paradsängkammare og Lovisa Ulrikas gustavianske bibliotek med innredninger tegnet av Jean Eric Rehn, der dronningen gjerne samlet lærde venner, blant dem botanikeren Carl von Linné, bergsrådet Daniel Tilas, matematikeren Samuel Klingenstierna, språkviteren Johan Ihre og historikeren Swen Lagerberg. Ved siden av paradesoveværelset ligger Ehrenstrahlsalongen med allegoriske skildringer utført av hoffmaleren David Klöcker Ehrenstrahl. Under Hedvig Eleonoras tid bygdes også Drottningholms slottskyrka som ligger i det nordre tårnet. Innredningen kom til senere, og er inspirert av Carl Hårleman. Drottningholms slott kom til å forbli de kongelige damenes slott og i 1744 ble det gitt som bryllupsgave til Lovisa Ulrika da hun giftet seg med den svenske tronfølgeren Adolf Fredrik. I 1745 ga Lovisa Ulrika arkitekt Carl Hårleman i oppdrag å bygge på fløyene mot nord og syd med en etasje for å romme tidsmessige boligrom, bibliotek og portrettgalleri. Byggearbeidene ble utført fra våren 1746 til midten av 1750-tallet. Hårlemans påbygg føyer seg pietetsfullt til Tessins tidligere arkitektur og i dag er det knapt synlig at det dreier seg om senere tilbygg.