Авторских эскизов внутренней отделки и других иконографических материалов обнаружить не удалось, поэтому характеристика интерьеров возможна только по названным описям и тем немногим залам, которые в общих чертах сохранили архитектурный декор. Парадная лестница, Белый и Золотой залы, две комнаты, расположенные в бельэтаже вдоль уличного фасада,– гостиная «Саксонского фарфора» и «Дамский кабинет» – это все, что осталось от убранства Малого мраморного дворца в советское время.

Художественное оформление парадных залов было выполнено в различных исторических стилях, что характерно для эпохи эклектики. Тема ренессанса, воплощенная в архитектуре фасада, нашла продолжение в оформлении Парадной лестницы, Белого (танцевального) зала, ряда кабинетов. Однако в первых двух интерьерах, создающих впечатление тяжеловатой роскоши, использованы формы позднего ренессанса, переходящего в барокко, что уже ближе к так называемому стилю Людовика XIV.

Эффектна и нарядна Парадная лестница из розового и черного с белыми прожилками мрамора. Пяти арочным окнам на наружной стене соответствовали пять больших зеркал на другой продольной стене (ныне утрачены). Кроме пышно орнаментированного лепного плафона, лестницу украшали многочисленные скульптуры, светильники и вазы, из которых сохранилась только большая ваза белого мрамора формы «Медичи» на верхней площадке.

Белый зал, отличающийся архитектонической ясностью и четкостью членений, декорирован объемной лепкой и скульптурой: кариатидами, резвящимися амурами, пышными цветочными гирляндами, эмблемами музыки. Необычен живописный плафон, заключенный в массивную лепную раму. Центр его занимает полотно «Танатос похищает Поэта» (опись 1881 года указывает на его принадлежность Болонской школе XVII века). Наборный паркет с перламутровыми вставками выполнен петербургской фабрикой Миллера. Две большие из золоченой бронзы трехъярусные люстры по 178 свечей, агатовый камин с бронзовой отделкой и большим зеркальным стеклом в арке, отделявшей Белый зал от Золотого, а также зеркала, вмонтированные в стены, в настоящее время отсутствуют. Арка между залами заложена.

В стиле ренессанс были оформлены также кабинеты, примыкающие к Белому залу с северной стороны. «Большой кабинет» представлял собой (по описи 1881 года) копию кабинета Карла V в Брюгге. Это был один из редких в практике петербургских зодчих примеров буквального воспроизведения исторического прототипа в отделке интерьера, что объясняется, вероятно, желанием заказчика.

Стены кабинета снизу были отделаны резной дубовой панелью, сверху обтянуты тисненой кожей. Балки дубового плафона поддерживались консолями с гербами. Три окна со стрельчатыми переплетами, обращенные в малый двор, имели вверху цветные стекла «со старинной живописью». На восточной стене выделялся большого размера камин (длиной пять метров, высотой около трех метров) из черного бельгийского мрамора с колоннами по бокам. Над камином до самого потолка возвышалась «богатая дубовая отделка портиком». Убранство кабинета составляли коллекция оружия, военные доспехи, в том числе две фигуры рыцарей в полном облачении, резная ореховая мебель, обтянутая кожей флорентийской работы, в стиле ренессанс. В настоящее время в кабинете сохранились только резная дверь и оконные переплеты.

Расположенная рядом с кабинетом бильярдная была отделана ореховым деревом: по низу стен шла ореховая панель, вверху – галерея, которую поддерживали двадцать две резные консоли, в комнату вели пять резных дверей. Освещалась бильярдная «стеклянным плафоном» (верхним светом).