Zamek Michajłowski został wzniesiony na planie kwadratu z dziedzińcem wewnętrznym o kształcie ośmiokąta. Architektura zamku nie jest typowa dla petersburskich pałaców tego okresu, lecz zgodnie z intencją cesarza przypomina raczej średniowieczną twierdzę. Każda z fasad pałacowych zbudowana jest w innym stylu.