При сооружении ряда зданий, входящих в ансамбль Елагина дворца, К. И. Росси были использованы уже существовавшие усадебные постройки и, в частности, старое здание оранжерей. Сохранив фундамент и стены этого здания, Росси перестроил его в формах классицизма и создал монументальное парковое сооружение.
Здание оранжерей включает большой центральный павильон (б. зимний сад) и два связанных с ним низкими галереями-теплицами павильона, предназначавшихся для жилья.
При значительной протяженности здание не производит однообразного впечатления. Большую роль в его оформлении играет декоративная скульптура — гермы центрального и боковых павильонов и орнаментальные лепные вставки, выполненные по моделям скульптора С. С. Пименова. Гермы отлиты из чугуна на Петербургском чугунолитейном заводе.
Здание оранжерей не подвергалось значительным изменениям и перестройкам за исключением переделки перекрытий теплиц. Отличаясь совершенством пропорций и рисунка деталей, оно представляет значительную художественную ценность как своеобразный памятник русской парковой архитектуры начала XIX века.