В оформлении ее фасадов нет ни колонн, ни пилястров, обычных для архитектуры классицизма. Гладко оштукатуренные стены павильона прорезаны небольшими круглыми окнами. Такие же окна-люкарны в барабане купола, увенчанного шаром, служат для освещения центрального помещения Нижней ванны.

Лаконизм композиции фасадов, продиктованный служебным назначением павильона, сочетается с глубоко своеобразным решением его плана.

Нижняя ванна состоит из десяти помещений, сгруппированных вокруг центрального круглого зала, где находилась большая медная ванна. Вода разогревалась в двух водогрейнях, имевших самостоятельные выходы. Горячая вода по трубам подавалась из водогреен в помещение бани и в большую ванну. Шесть из комнат, примыкающих к центральному залу,— круглые и четыре прямоугольные.

В некоторых из них стены и плафоны были расписаны. Помещения для раздевания и отдыха обогревались мраморными каминами.

Необычность плана, разработанного И.В. Нееловым, определила внешний облик павильона. Он не имеет главного фасада. Оба фасада — обращенный в сторону дворца и противоположный ему — тождественны.

В павильоне не осталось никаких следов первоначального внутреннего убранства, но его внешний облик сохранился неизменным.