Но эти довольно случайные дополнения Елизавете показались недостаточными — переделанный охотничий домик — не Версаль, где экстравагантная императрица смогла бы проводить балы, праздники и банкеты. И потому в 1752 году было издано распоряжение полностью перестроить дворец. Это поручили Растрелли.
Возведение здания, которое впоследствии получило название «Екатерининский дворец» — само воплощение Елизаветинской эпохи, — заняло четыре года. Растрелли сохранил планировку Браунштейна, с ее невысоким полукругом, по которому были выстроены одноэтажные жилища для слуг и кухни и прочие домики, обращенные фасадами к центру дворца и которые вместе с ним как бы вырезали сектор двора. В центре образованного этими вспомогательными помещениями полукруга находились литые железные ворота. Большие центральные ворота по бокам имели еще двое маленьких ворот. Сам огромный трехэтажный дворец имел триста двадцать шесть футов в длину. Больше нигде в Европе зритель не испытывает того эффекта, производимого колоссальной длиной дворца, не прерываемого ни в одном месте (заметны только пять небольших выступов по фронтону и несколько приподнятых крыш, оживляющих ровный ряд балюстрады, окон, колонн, пилястров и характерного для Растрелли неоднородного фронтона). Чуть выступающая центральная, кульминационная часть фасада довольно невыразительна.
Свой эффект; здание производит массивностью, громадностью и регулярностью ритма, а не наложением отдельных архитектурных мотивов. Несколько оживляют картину пять золотых куполов церкви, венчающих северо-восточный угол дворца, который сбалансирован, как в Петергофе, куполом над противоположным, юго-западным углом дворца. По первому этажу вдоль фронтона стоят между круглыми французскими окнами фигуры атлантов, поддерживающие пилястры двух верхних этажей. Декоративный мотив, внесенный этими фигурами, умело повторен в атлантах меньшего размера, расположенных парами между пилястрами, разделяющими окна первого этажа, — а также декоративными капителями, деревянными и гипсовыми украшениями над обоими верхними рядами окон.
Атлантов изготовил скульптор Дункер. Все эти яркие украшения поначалу были позолочены, в то время как основными цветами дворца являлись ярко-синий, фисташковый зеленый и белый. Однако со времени правления Екатерины II в интересах экономии атлантов и украшения окрашивали в темный оливково-зеленый или бронзовый цвета, что на три четверти лишило их задуманного Растрелли эффекта и превратило украшения в тяжеловесную темную массу, резко прерывающую более светлый узор колонн и окон. Юго-восточный фронтон — или фронтон, выходящий в парк, — не слишком отличается от фасада, выходящего во двор, ни по общему замыслу, ни в деталях украшения. Однако он окрашен в ярко-красный цвет, и атланты Дункера на этой стороне, похоже, более известны. Здесь не четыре одиночные фигуры, а четыре пары поддерживают навес, в центре размещается изысканная железная решетка, у которой также вместо четырех атлантов размещаются четыре красивые парковые статуи на пьедесталах. Следует сказать, что статуи этих могучих фигур и вазы с изогнутыми краями, которые можно встретить на верхних уровнях Зимнего дворца, в наше время в Царском Селе выглядят невыразительно, однако, когда дворец в Царском Селе только построили, эти скульптуры и вазы были позолочены; мало того, они также стояли на балюстраде, идущей вдоль крыши над обоими фронтонами. Эта балюстрада тоже была позолочена; местное население полагало, что она изготовлена из настоящего золота.