Уличный фасад представлял собой образец архитектуры зрелого классицизма со своеобразной ритмикой окон, но построенный по принципу осевой симметрии с тремя раскреповками, центральная из которых выделялась балконом в верхнем (третьем) этаже и завершалась аттиком. Стены были изящно декорированы прямыми сандриками, лепными венками над окнами, орнаментальным фризом, зрительно отделяющим третий этаж. Главный дом соединялся воротами со служебным одноэтажным флигелем. Имя архитектора не установлено.

В 1846 году у владельца возникла идея построить на своих участках домашний театр и оранжерею. Предполагалось, что они соединят по Гагаринской улице оба главных дома, заняв место служебных флигелей. Проект фасада театра и оранжереи с красиво прорисованной аркадой составил Г. Боссе, известный в аристократических кругах Петербурга академик архитектуры, еще раз доказавший свою приверженность форм ренессанса и много сделавший для привития этого неостиля на российской почве.

Проект получил высочайшее одобрение, однако по неизвестной причине не был осуществлен. Вероятно, в связи с этим проектом авторство дома 3 (до его перестройки Шмидтом) было ошибочно приписано Г. Боссе.

После смерти в 1855 году А. Г. Кушелева-Безбородко дома у Гагаринской пристани перешли, как уже отмечалось, к его сыновьям: угловой дом к старшему – Григорию Александровичу, основателю журнала «Русское слово», соседний – к младшему – Николаю Александровичу. Братья решили основательно перестроить свои дома, обновив фасады в соответствии с новыми эстетическими вкусами.

Перестройка дома Н. А. Кушелева-Безбородко началась с дворовой части. По первому проекту, составленному архитектором Э. А. Шмидтом, предусматривались перестройка флигеля, примыкающего к главному корпусу со стороны двора, пристройка к нему новых частей, параллельных Гагаринской улице, для размещения театра, библиотеки и парадного зала для коллекции фарфора, а также постройка оранжереи вдоль северной границы сада, От этого проекта сохранились поэтажные планы и фасад оранжереи. Чертежи не датированы, но на обороте есть пометка «1856 г.». Все постройки были осуществлены, что видно на более поздних планах участка.

Фасад нового корпуса в глубине двора, обращенный в сад, получил архитектурную отделку в стиле ренессанса в его римском варианте. В настоящее время сохранились два фрагмента этого фасада с тремя окнами (бывшая библиотека и Елизаветинская зала), так как сад был застроен жилыми флигелями уже в начале XX века. Нижний этаж облицован гранеными рустами олонецкого песчаника, верхний – оштукатурен. Большие двусветные окна с полуциркульным завершением решены в виде аркады и оформлены наличниками «брамантовского» типа.

Как свидетельствуют документы Главной конторы графа, в 1855–1856 годах Шмидт занимался также внутренней отделкой соседнего дома Г. А. Кушелева-Безбородко. Когда встал вопрос о перестройке главного корпуса на участке Николая Александровича, архитектор полностью переключился на эту работу.

В марте 1857 года Шмидт приступил к разработке поэтажных планов. Для расширения лицевой части дома решено было сделать к ней пристройки справа, на месте одноэтажного служебного флигеля, и слева на свободном месте. После высочайшего одобрения проекта фасада Общее присутствие Правления первого округа путей сообщения и публичных зданий 27 августа 1857 года утвердило генеральный план участка. В архиве сохранился этот проект с фасадом и планами трех этажей.

В ходе работ проект внутренней планировки был изменен. Авторские чертежи осуществленного варианта в архивном деле отсутствуют. В окончательном варианте сохранена идея создания новой парадной лестницы в левой части главного корпуса и двух парадных залов (Белого и Золотого) вдоль лестницы, справа от нее. Они получили иное, нетрадиционное архитектурное решение. Произошли изменения и в планировке средней и правой частей здания, где был создан ряд гостиных и жилых комнат.

25 апреля 1858 года Шмидт составил проект проведения в дом водопровода из реки Невы, что, вероятно, и сделали летом 1858 года.

19 мая 1859 года был утвержден новый проект отделки главного фасада, а также проект устройства на втором этаже бокового (северного) флигеля зимнего сада, галереи во дворе, соединяющей главный корпус с зимним садом, и постройки ледников и сараев.

Таким образом, в результате всех перестроек создавалась сложная система соединенных друг с другом корпусов с несколькими внутренними дворами и садом в глубине участка.