Каждая группа комнат, примыкавшая к внешнему или внутреннему фасадам, имела свои сени и крыльцо. В теремах царицы, царевича и царевен помещения выстраивались в линию. Дверные проёмы располагались друг напротив друга. Три терема царевен создавались по одному плану, и каждый включал двое сеней, переднюю и две комнаты. В «задних покоях» по углам симметрично располагались царевнины мыльни.
Коломенский дворец воспринимался современниками как резиденция европейского монарха. Симеон Полоцкий назвал его восьмым чудом света.
Почти во всех комнатах в красном углу находились иконы, на окнах висели занавесы, пол и стены покрывало сукно, стояли лавки с полавочниками, иногда – столы. Перед «царским пришествием» помещения дворца наполнялись предметами в зависимости от пожеланий государя и членов его семьи. Отапливался дворец изразцовыми печами.
Парадно был оформлен Государев двор, на котором возвели Коломенский дворец. К Москве-реке и церкви Вознесения были обращены многоярусные Передние ворота, построенные в 1672–1673 годах. Это были традиционные для древнерусского зодчества двухпролётные ворота для проезда и прохода, имевшие симметричную надстройку с башней, которую венчал шатёр. Во втором ярусе ворот находилась «Палата львова рыканья» с механизмом, приводившим в движение стоявших у ворот механических львов. В верхнем ярусе ворот размещалась часозвоння. С севера к Передним воротам примыкала палата Приказной избы, в которой было сосредоточено управление Коломенской дворцовой волостью, а с юга – «Палаты на погребах» и ряд палат Сытного дворца. У Задних (Спасских) ворот находились палаты Кормового и Хлебного дворцов, поварня и ледники. Окружала Государев двор каменная ограда с воротами в Казанский сад – они располагались за Казанской церковью – и Вознесенский сад, к югу от Государева двора.
Двадцать седьмого августа 1672 года, на следующий день после именин царицы Натальи Кирилловны, в присутствии царской семьи дворец освятил патриарх Питирим. В своей речи он сравнил царя Алексея Михайловича с царём Соломоном, создавшим храм и дворец в Иерусалиме, и императором Константином Великим, который украсил основанную им новую столицу Римской империи Константинополь крепостными стенами, храмами, гражданскими зданиями, произведениями скульптуры и художественного искусства.
Придворный поэт и друг патриарха иеромонах Симеон Полоцкий выступил с «Приветством» великому государю Алексею Михайловичу «о вселении его благополучном в дом, велиим иждевением, придивною хитростию, пречудною красотою в селе Коломенском новосозданный». В «Приветстве» он отметил, что в Коломенском дворце нашли свое отражение три иерархии. Райская была представлена изображениями Иисуса Христа, Небесной Жены – Матери Божией, ангелами, райскими цветами. Космическая – солнцем, луной, планетами и звездами, семейная – отцом, матерью, сыновьями и дочерьми.
Поэт обратил внимание присутствующих на то, что Коломенский дворец во многом напоминал дворец царя Соломона в Иерусалиме, ставший к тому времени образцом для многих царских резиденций Европы и Азии. Создавая в Коломенском копию дворца Соломона, вслед за копией храма Гроба Господня патриарха Никона в Новом Иерусалиме, царь Алексей Михайлович тем самым подчеркивал символическое значение Москвы как второго Иерусалима. В одном из песнопений того времени так и говорилось: «Второй Иерусалим явися царство Московское».
Согласно библейскому описанию, дворец царя Соломона, также стоявший посреди двора, был трехэтажным, выполнен из ливанского кедра и отделан камнем; комнаты располагались над комнатами; высота, длина и ширина дворца составляли соответственно около 15, 52 и 26 метров. Отличия Иерусалимского и Коломенского дворцов в размерах и материале не помешали современникам отметить их сходство. Коломенский дворец также был деревянный, трёхэтажный, помещения располагались одно над другим, и лишь каменная отделка была заменена обшивкой тесом, расписанным под камень.
Усадебное пространство обладало священным, царским достоинством – «честью» – поэтому доступ в него был возможен только для христианских дипломатов, а посольства мусульманских правителей царь принимал на полях Курьяновской поймы напротив Коломенского. Согласно традиционной для XVII века райской символике дворец ассоциировался с «Небесным домом», а окружавшие его сады – с райскими садами. Включение архитектурных памятников XVI века в ансамбль новой резиденции подчеркивало связь двух династий – Рюриковичей и Романовых и двух правителей – Алексея Михайловича и Ивана Грозного, которого глубоко чтил тишайший царь. В Коломенском дворце царь Алексей Михайлович сопоставлялся с библейскими царями Давидом и Соломоном, а также императорами Востока и Запада – Александром Македонским и Юлием Цезарем. Аллегорические изображения Европы, Африки и Азии, помещённые в круглых щитах над хоромами, создавали общемировой контекст царской усадьбы, а уподобление Алексея Михайловича солнцу, царицы – луне, их детей – звёздам свидетельствовало о космическом величии государя.
В других государевых сёлах царь Алексей Михайлович ограничился строительством «государевых избушек» или установкой временных шатров. Только при царе Фёдоре Алексеевиче эта традиция была нарушена, и началось строительство дворцов почти во всех царских усадьбах.
После смерти Алексея Михайловича царский дворец стал постепенно ветшать. В 1718 году Пётр I отдал приказ о его ремонте. Работы завершились в 1724 году. Под здание подвели белокаменные фундаменты, а треть деревянных построек была переложена заново со сменой подгнивших венцов. Пётр I неоднократно бывал в Коломенском. В декабре 1709 года отсюда готовилось торжественное шествие в Москву по случаю победы в «Полтавской баталии». Во время правления императриц Анны Иоанновны и Елизаветы Петровны дворец в Коломенском не поновлялся.
Екатерина II впервые посетила Коломенское вскоре после коронации 4 октября 1762 года. Дворец привёл императрицу в восхищение, и архитекторы получили задание составить смету ремонта. Потребовалось 56 934 рубля. Эта немалая сумма заставила задуматься императрицу: жить в старом дворце она не собиралась, содержать его как памятник истории было достаточно дорого.
Было решено разобрать дворец, сделав точную его модель. Во время пребывания войск Наполеона в Москве модель, хранившаяся на тот момент в Сенате, бесследно исчезла.
Сейчас о внешнем виде дворца Алексея Михайловича мы судим по чертежам архитекторов, зарисовкам художников того времени, подробным описям и археологическим данным.
Сегодня возрождённый дворец «переселился» в юго-восточную часть Коломенской территории Московского объединённого музея-заповедника и находится на возвышенном месте, среди парка, недалеко от Москвы-реки и церкви Иоанна Предтечи, построенной в селе Дьякове по велению царя Ивана Грозного.
В августе 2010 года завершилось воссоздание дворца и двадцати четырёх интерьеров в хоромах Государя царя, Государыни царицы и царевича. Открытие дворца для постоянного посещения планируется весной 2011 года. Воссозданный деревянный дворец стал уникальным музейным объектом, благодаря которому посетители могут не только уловить характерное для XVII века переплетение монументализма и декоративности, аскетизма и роскоши, геометризма и асимметрии, но и обратиться к внутренней жизни «царского дома».