Le palais est construit sur une base amortie avec de gigantesques piliers doriques qui ouvrent des fenêtres et des balcons. La corniche est couronnée par l'imposante balustrade ornée de la série des rois d'Espagne, que Charles III a abaissée pour donner à la structure un aspect plus classique.

La rénovation de la façade en 1973, qui a permis de remplacer certaines statues, a révélé le projet de Sachetti. L'Italien a fait placer quatorze vases et a installé dans les angles les statues de Juan Pascual de Mena et de Domingo Martínez représentant le tlatoani aztèque Moctezuma II et l'Inca Atahualpa.

La façade principale est la façade sud, qui possède un attique au-dessus de la balustrade avec des statues de Philippe V et de sa première épouse Maria Luisa Gabriela de Savoie aux extrémités et de Ferdinand VI et Barbara de Braganza au centre. Trois panneaux au-dessus de l'attique représentaient le soleil du Zodiaque. Le panneau central a été enlevé pour installer l'horloge, ne laissant que les deux panneaux latéraux. Le panneau central avec le soleil à son apogée comprend une allégorie de la monarchie espagnole avec un château en haut-relief, deux colonnes d'Hercule et un lion. Isidro González Velázquez a réutilisé les colonnes et le lion dans la tête du Real Canal de Manzanares.

Charles III remplaça les quatre empereurs qui flanquaient la porte principale par des colonnes toscanes soutenant un grand balcon et les déplaça dans la cour centrale.

Juan Domingo Olivieri et son atelier ont sculpté plus de la moitié des statues du palais de Ferdinand VI. Il a créé plusieurs symboles héraldiques, des masques et des figures allégoriques dans des endroits obscurs.