Все строительные и декоративные работы были закончены в 1754 г. Стены центрального зала павильона украсил сплошной ковер картин, исполненных «живописцем зверей и птиц» И.Ф. Гроотом. [В 1765 г. эти картины поступили из Монбижу в Академию художеств, но затем рассеялись по разным собраниям.]

Здание было поднято на высокий цокольный полуэтаж, чем подчеркивалась его стройность и монументальность. Восьмигранный купол над залом завершался луковицей, напоминавшей по своим очертаниям язык пламени, и деревянной статуей трубящей Славы.

Сравнительно простая и ясная композиционная основа здания была до крайности усложнена множеством разнообразных архитектурных и декоративных мотивов и деталей, включая обилие скульптуры — статуй на террасах, кровле и на перилах лестниц.

Волнообразные изгибы и изломы маршей наружных лестниц, криволинейные очертания фронтонов над входами и фигурных сандриков над окнами-люкарнами создавали иллюзию интенсивного движения. Великолепный барочный павильон возникал перед зрителями в сложных ракурсах, живописный и красочный, сверкающий позолотой статуй и лепных украшений.

В проекте перестройки Монбижу Менелас воспользовался изображением одного из готических замков Англии — Шрубс-Хилла. [ЦГИАЛ, ф. 487, оп. 10, 1820 г., д. 34, л. 240 об. и оп. 21, 1822 г., д. 254. Проект Менеласа (фасад и план) — в ГЭ-ОР.]

С центральным двухэтажным массивом, сохранившимся от Монбижу, слиты в одно целое четыре шестигранные трехъярусные башни. Их стены завершаются карнизами и зубчатыми парапетами. Каждую из четырех башен увенчивает готическая башенка. Стены центрального массива прорезают широкие оконные проемы. Штукатурные выбеленные наличники и перемычки над окнами выделяются на фоне кирпичных стен, оставленных неоштукатуренными, подобно замкам средневековой Англии.

История строительства Арсенала очень сложна. [ЦГИАЛ, ф. 487, оп. 6, 1817 г., д. 2254; 1820 г., д. 2255; 1821 г., д. 2256. Постройку Арсенала обычно относили к 1830-м гг. Так датируется она в очерках А.Н. Бенуа и Н.Е. Лансере: «Дворцовое строительство Николая I» («Старые годы», 1913, июль — сентябрь, стр. 184), Н.И. Фомина. «Детское Село. Дворцы и парки». Л., 1936, стр. 60—61 и др.] К перестройке Монбижу Менелас приступил в 1819 году, ранее, чем к возведению других готических сооружений на территории парка. Его окончательная отделка была осуществлена уже после смерти Менеласа архитектором А.А. Тоном, в 1834 г. В этом же году Николай I приказал называть павильон Монбижу Арсеналом, «предав первое имя забвению». В Арсенале хранилась богатая коллекция старинного оружия, ныне находящаяся в Государственном Эрмитаже. [В 1835—1853 гг. вышла в свет серия великолепных литографий, исполненных по акварелям художника А.П. Рокштуля, с изображениями наиболее интересных предметов из собрания Царскосельского арсенала.]

Дверь из вестибюля в нижнем этаже Арсенала вела в зал, освещенный огромным венецианским окном с семьюдесятью двумя расписными стеклами XVI—XVII столетий; здесь же находились библиотека, кабинет и другие помещения. Каменная парадная лестница располагалась в одной из башен. Центральное помещение второго этажа — восьмиугольный зал — носило название Зала рыцарей. У основания свода, перекрывающего зал, были установлены щиты с изображениями губернских гербов. Из второго этажа в верхние ярусы башен можно было подняться по чугунной лестнице.

После передачи в 1885 г. коллекции оружия в Эрмитаж в освободившихся помещениях были размещены модели царскосельских построек и коллекция армейских военных форм.

В первые годы после Великой Октябрьской социалистической революции Арсенал использовался как выставочный павильон. В нем экспонировалось собрание фарфора, фаянса, стекла и хрусталя.

[Во время Великой Отечественной войны здание Арсенала было разгромлено фашистскими захватчиками. Под обрушившейся штукатуркой стен внутри здания открылась кирпичная кладка середины XVIII в. Возникли сомнения в правильности освещения обстоятельств строительства Арсенала Яковкиным и другими авторами, считавшими, что павильон Монбижу был разобран до основания. Изучение архивных документов показало, что при перестройке Монбижу были сломаны только «кабинеты», расположенные по диагоналям центрального восьмигранного массива. После того как на фасаде Арсенала, обращенном в сторону Большого дворца, у окна второго этажа, была частично сбита штукатурка и разобрана часть кирпичной кладки, обнаружилась, как и можно было предполагать, старая фасадная стена Монбижу. Однако это открытие еще не убеждает в возможности и необходимости восстановления павильона Монбижу в его первоначальном виде. Подобное воссоздание павильона носило бы характер не реставрации, а по существу постройки его почти заново, причем декоративная скульптура, украшавшая павильон в XVIII в., могла бы быть исполнена лишь по аналогии с немногими сохранившимися образцами деревянной декоративной скульптуры середины XVIII в.]