L’edificio appare come una massa imponente, caratterizzata dalla profonda apertura ad arco e dalla sequenza della statue (collocate successivamente) sulle colonne e sulle lesene che scandiscono le superfici piene. L’effetto monumentale è concentrato soprattutto nella parte centrale della facciata, mentre l’arretramento del piano superiore, le masse compatte che definiscono i prospetti, e gli spazi interni, sembrano ancora derivare da suggestioni puriste. In confronto ad altri progetti presentati al concorso, quello di Piacentini è certamente il meno eclettico, dove la tradizione classicista (l’apertura ad arco di trionfo, la scansione a lesene delle pareti esterne, la centralità e la simmetria degli spazi all’interno) viene mitigata dalla ricerca di uno stile internazionale.
Il problema dello stile era alla base del dibattito architettonico dell’epoca, e il concorso per il Palazzo delle Esposizioni fu appunto caratterizzato da un acceso scontro su questo tema. "Un edificio senza finestre" fu uno dei motivi di più forte polemica, l’influenza "francese" piuttosto che l’adesione ad uno stile nazionale causò contrasti all’interno della stessa commissione giudicatrice, ma soprattutto sollevò una campagna di stampa aspramente critica.
La ricerca di uno stile nazionale coincideva per lo più con un recupero degli stili storici, dove il classicismo non era più riferimento esclusivo e dominante. Nel processo di trasformazione della struttura urbana di Roma, dalla viabilità, agli edifici rappresentativi, all’edilizia abitativa, prevalsero però concezioni poco consone alla tradizione della città. Gli interventi direzionali, dove possibile anche con cospicui sventramenti, l’apertura di ampie strade e viali rettilinei, la costruzione di edifici pubblici dalle masse compatte, di case d’abitazione che, sia pure con caratteri più modesti, ne riprendevano le forme, sono un evidente riferimento alle trasformazioni di Parigi sotto Napoleone III (e alla tradizione piemontese). Ma la preminenza della città storica non poteva che turbare un progetto complessivo di questo tipo e quindi rendere quanto mai difficile quell’equilibrio tra antico e moderno sottolineato da Pianciani come vocazione di Roma Capitale.
In realtà le critiche rivolte al progetto non colgono il carattere più significativo dell’intervento. La mancanza di finestre è voluta per creare all’interno superfici continue che assolvano al massimo le esigenze espositive, le trasparenze delle coperture in ferro e vetro permettono la luce naturale dall’alto che si riteneva la più consona alle funzioni dell’edificio. La simmetria dell’impianto, la convergenza di sei ampie sale verso la rotonda centrale, la specularità delle due parti dell’edificio che ne permettono una rilettura continua e una percorrenza lineare sia orizzontalmente che verticalmente definiscono uno spazio aperto, ma convergente verso il centro, dove il carattere aulico è riscontrabile soprattutto negli elementi decorativi (gli stucchi, il cassettonato dei soffitti, la marmoridea che riveste parte del colonnato).
Costantino Dardi, l’architetto che cent’anni dopo ha restaurato il Palazzo riportandolo quanto più possibile all’integrità del progetto originario, così descriveva lo spazio interno, uno spazio "soprattutto segnato dal tema della visibilità: guardare e traguardare appare obiettivo costante della progettazione, dalla strada verso l’interno e dall’interno verso strada, dall’alto in basso e dal basso in alto, dalle scale alle sale e dalle sale alle scale, aprendo prima lo sguardo alle viste lunghe e successivamente diaframmando queste con telai, cornici, riquadri, schermi che in alcune aree virano alla penombra la luminosità del palazzo".
Nella parte posteriore l’edificio era coperto da un’ampia volta in ferro e vetro (che verrà modernamente riproposta nell’attuale progetto di ristrutturazione), uno spazio trasparente che, nell’intenzione del progettista, ricollegava l’interno con i giardini all’esterno verso il Quirinale. Il tema del collegamento con le aree esterne fu una delle principali preoccupazioni di Piacentini: come risolvere l’angustia dello spazio destinato all’edificio, che sacrificava il progetto e ne rendeva incongruo il carattere monumentale. Una prima idea di Piacentini fu di smontare la chiesa di San Vitale e riedificarla all’interno di un giardino creando un ampio spazio attorno all’edificio; in un secondo momento pensò di riallineare la chiesa all’asse stradale e di portarla allo stesso livello del Palazzo. Infine, cosciente dell’isolamento dell’edificio, accentuato dall’abbassamento della strada per la costruzione del traforo, ideò una scalinata di accesso a doppia rampa che abbracciasse, quasi un richiamo barocco, la base dell’edificio stesso. Questi progetti non furono approvati e quindi l’architetto si limitò a realizzare due ulteriori livelli della scalinata esterna.
Le statue furono collocate alla fine degli anni ottanta e rispondono comunque ad una intenzione decorativa voluta dall’architetto stesso. Si tratta di scultori accademici (Cencetti, Biggi, Aureli, Trabacchi, Ferrari, Galletti e altri) e i soggetti sono altrettanto accademici: in alto l’arte sorretta dalla pace e dallo studio, sui quattro pilastri del portico architettura, scultura, pittura, arte industriale, lungo le balaustre dodici artisti del passato.
Il Palazzo fu inaugurato il 21 gennaio 1883, alla presenza del Re, con una grande cerimonia. La mostra inizialmente doveva essere riservata ai soli artisti italiani, poi allargata alla presenza, limitata e di modesto rilievo, di alcuni artisti stranieri. L’esposizione aveva un evidente significato politico e testimoniava un clima culturale fortemente accademico e passatista. I soggetti delle opere erano tratti per lo più da episodi di storia romana, enfatizzati nel loro significato simbolico, dalle recenti battaglie risorgimentali, o da temi inspirati alle origini del cristianesimo. Quindi, anche nella ricerche dei soggetti, un accorto bilanciamento tra elementi laici e tematiche religiose. I quadri di paesaggio rivelavano poi un accademismo così lontano dalla ricerca del vero che ormai, con l’avvento dell’impressionismo, si andava via via affermando in Francia e in altri paesi europei, influenzando perfino le scelte dei Salon ufficiali.