Вместе с Казаковым Баженов внимательно изучал веками сложившееся расположение зданий Кремля. Он решил использовать в своем произведении отдельные принципы старой архитектурной композиции дворцовых зданий Кремля. В сторону Москвы-реки выходили своими фасадами древний дворец и приказы Кремля. Баженов решил сохранить этот планировочный прием. Фасад главного корпуса будущего дворца должен был быть обращен к Москве-реке. Река отразила бы в своих водах колоннады его портиков, как бы удвоила, усилила мощь величественного фасада дворца.
Главный корпус был запроектирован длиною в 600 с лишним метров. Его центральная часть слегка выдвигалась вперед. Влево от нее, если смотреть от реки, размещалось здание коллегий. По форме своей оно соответствовало петровскому арсеналу, расположенному за Троицкой башней. Между арсеналом и зданием коллегий должна была образоваться ромбовидная площадь, над которой возвышалась бы Троицкая башня. Справа же от центра была задумана огромная овальная центральная площадь, охваченная, как древнеримские форумы*, колоннадами окружающих ее зданий. К колоннадам поднимались ступени, на которых в дни торжеств мог размещаться народ.
* (Общественная площадь.)
Дворец со всеми его корпусами и колоннадами был задуман Баженовым словно гигантский храм - храм славы русского народа. Лес колонн, обрамлявший площадь, был подобен венку победы, венчавшему русского человека за подвиги во славу отчизны. Эту мысль Баженов последовательно стремился провести во всем своем проекте. И общий замысел всего сооружения, и отдельные его части и детали, и обработка внешних и внутренних стен - все было решено в радостном, торжественном, приподнятом тоне.
О своем произведении Баженов писал: "Народы европейские, узрев восставший из недр земных новый Кремль, объяты будут удивлением величавости и огромности оного и не увидят уже красы своих собственных великолепностей".
Баженов блестяще выполнил задачу, полную величайших трудностей. Множество зданий, старых и новых, самого разнообразного назначения он органически слил в своем проекте в одно целое, в одно колоссальное здание Кремлевского дворца. При этом обширные пространства площадей и улиц входили составной частью в его общую композицию. Гармоническое и высокое по мастерству сочетание открытого пространства и массы архитектуры корпусов дворца достигло в этом произведении Баженова высоких пределов. Кремлевский дворец, задуманный как центральная часть города, а не как большое здание в городе, представлял собой совершенно новое слово не только в русской архитектуре, но и в европейской.
В колоннадах Кремлевского дворца Баженов осуществил свою давнишнюю мечту, волновавшую его еще во времена занятий в Париже. Баженову всегда нравились исполинские здания. Часто они рисовались ему увенчанными гигантскими куполами. Он не раз использовал эту форму в своих проектах. Не менее излюбленными были для него величественные колоннады. В Кремлевском дворце колонны насчитывались не десятками, а сотнями. Они украшали не только фасады, но и внутренние многочисленные залы дворца. В залах они должны были быть выполненными из розового уральского мрамора, с вызолоченными капителями.
Основное здание дворца, выходившее на Москву-реку, Баженов задумал в четыре этажа. Два нижних этажа представляли собой грандиозный цоколь, опиравшийся, в свою очередь, на массивное ступенчатое подножие. Цоколь был покрыт глубокими продольными бороздами, создававшими впечатление мощных камней, лежащих в основании здания. Над этой нижней частью возвышалась верхняя, более легкая по своей архитектуре, часть. Здесь располагались парадные помещения дворца. Помимо колонн эта часть здания была богато украшена всевозможной лепниной, фигурами летящих "побед", трубящих в трубы, вазами, скульптурами и вензелями. В нижних двух цокольных этажах располагались служебные помещения, а самый верхний был отведен для жилья придворных и обслуживающего персонала.
В парадном этаже особенно выделялся красотой отделки центральный зал с коринфскими колоннами в два ряда. К нему подходили галлереи с колоннадами и вестибюль, тоже с колонной ротондой в центре. К последней вели сложно размещенные лестницы - мотив, столь излюбленный Баженовым. Внутренние стены дворца предполагалось украсить скульптурными барельефами и живописью.
Работа над проектом и моделью продолжалась свыше пяти лет. Дружная группа архитекторов, помощников Баженова, стала как бы высшей художественной архитектурной школой. В "команде" Баженова занимались скульптурой, рисовали, лепили, слушали лекции по физике и механике, изучали и "прочие науки, до строительства относящиеся". Баженов тепло и внимательно относился к своим сотрудникам, стремился расширить штат "экспедиции" с тем, чтобы в ее работах могли принять участие все желающие потрудиться ради великого общественного дела.