Дворец в усадьбе Петровское-Разумовское изначально был построен как главное здание Петровской сельскохозяйственной академии, которая сейчас известна как Аграрный университет имени К.А. Тимирязева. Здание было заложено 23 июня 1863 года, а строительство завершилось летом 1865 года. Архитектор Петр Кампиони работал по проекту Николая Бенуа, и это единственная работа петербургского архитектора в Москве. Изначально Бенуа планировал адаптировать старый усадебный дом для учебных нужд, но от этой идеи отказались, и дом снесли.

Исторические документы описывают здание как просторное и величественное, с особенно красивой двусветной центральной залой. Дом был деревянным, вытянутым, с большим куполом и десятиколонным портиком. На куполе находился громоотвод с позолоченной фигурой Славы. Усадьба известна с середины XVII века и в разное время принадлежала Шуйским, Прозоровским, Нарышкиным, Разумовским и братьям фон Шульц. В 1861 году она была выкуплена в казну за 250 тысяч серебром для создания сельхозакадемии.

Вместо деревянного дома был возведен каменный дворец в барочном стиле. Его главный фасад скромен, выделяется лишь часовой башенкой. Однако парковый фасад контрастирует с ним, демонстрируя яркие барочные мотивы, такие как выступающие ризалиты и декоративные элементы.

Центральными элементами интерьера являются просторный вестибюль, соответствующий центральному ризалиту, и зал, занимающий объем паркового ризалита. Продольная ось здания представлена коридором с аудиториями по обеим сторонам. Лестница во дворце утилитарна и расположена слева от вестибюля. Бенуа отказался от парадной лестницы, чтобы не затруднять движение студентов. Вестибюль дворца был использован в фильме «В добрый час» (1956 год, режиссер Виктор Эйсымонт, сценарист Виктор Розов).

Даже неискушенный в архитектуре человек заметит выпуклые стекла в окнах дворца, изготовленные в Финляндии. Бенуа выбрал их на Всероссийской выставке 1864 года специально для академии.

Комплекс академии включает флигели, общежитие, химическую лабораторию и другие корпуса. Возле главного здания разбит террасный регулярный парк.