Воронцовский дворец был построен с применением новых архитектурных принципов, отличающихся от классицизма. Одной из ключевых особенностей стало его удачное размещение в соответствии с горным рельефом, что позволило дворцу органично вписаться в окружающий ландшафт и обрести уникальный художественный облик.

Дворец возведён в духе английского зодчества, с элементами разных эпох от ранних форм до XVI века. Стиль постройки меняется от западных ворот, становясь более поздним по мере удаления от них.

Английский стиль гармонично сочетается с неомавританским. Например, готические дымовые трубы напоминают минареты мечети, а южный вход оформлен с восточной пышностью. Подковообразная арка, двухъярусный свод и резьба по гипсу в нише объединяют мотивы тюдоровского цветка и лотоса, завершаясь шестикратной арабской надписью: «И нет победителя кроме Аллаха».

Строительство дворца началось в 1828 году и продолжалось до 1848 года как летняя резиденция графа М. С. Воронцова, генерал-губернатора Новороссийского края. Проект был разработан английским архитектором Эдвардом Блором, который, хотя и не посещал Алупку, был хорошо осведомлён о местном рельефе. Первоначально строительство велось по проекту Франческо Боффо и Томаса Харрисона, и фундаменты центрального корпуса уже были заложены.

В строительстве участвовали оброчные крепостные из Владимирской и Московской губерний, а также опытные каменотёсы и камнерезы. Все работы выполнялись вручную, с использованием примитивных инструментов.

Строительство началось со столового корпуса в 1830 и 1834 годах. Центральный корпус возводился в 1831 и 1837 годах. В 1841 и 1842 годах к столовой была пристроена бильярдная. В 1838 и 1844 годах строились гостевой корпус, восточные флигели, башни дворца, пятиугольник хозяйственных корпусов и оформлялся Парадный двор. Последним был построен библиотечный корпус в 1842 и 1846 годах.

С 1840 по 1848 год солдаты сапёрного батальона провели масштабные земляные работы, создавая террасы парка перед южным фасадом дворца. Летом 1848 года на центральной лестнице были установлены скульптуры львов, выполненные в мастерской итальянского скульптора Джовани Боннани, завершив оформление дворцово-паркового ансамбля.

До Октябрьской революции дворец принадлежал семье Воронцовых. После прихода Советской власти он был национализирован и в 1921 году открылся как музей.

В 1941 году, с началом Великой Отечественной войны, эвакуировать экспонаты музея не успели. Дважды музей был под угрозой разрушения, но его спасал старший научный сотрудник С. Г. Щеколдин. Оккупанты вывезли множество экспонатов, и в 1944 году Щеколдин предоставил НКВД опись похищенного, ущерб оценили в 4980000 рублей.

С 4 по 11 февраля 1945 года, во время Ялтинской конференции, дворец стал резиденцией английской делегации во главе с Уинстоном Черчиллем. С 1945 по 1955 год он использовался как государственная дача, а в 1956 году вновь стал музеем.

С 1990 года дворец является частью Алупкинского дворцово-паркового музея-заповедника. Парадные интерьеры почти полностью сохранили свою первоначальную отделку, каждая комната имеет свой уникальный стиль, отражённый в названиях: Китайский кабинет, Ситцевая комната, Зимний сад, Голубая гостиная. Парадная столовая оформлена в стиле рыцарских залов средневековых замков, украшена резьбой по дереву и панно Юбера Робера.

Алупкинский парк, созданный садовником Карлом Антоновичем Кебахом, является памятником общегосударственного значения и частью музейной территории площадью 361 913 м².

Музей предлагает несколько постоянных экспозиций. Девять парадных залов знакомят с бытом первых владельцев и интерьером дворца XIX века. В бывшем гостевом корпусе работает выставка «Фамильная галерея Воронцовых». В отдельных залах представлены «Дар профессора В. Н. Голубева», живопись Я. А. Басова, художественные выставки «Украинская живопись», «Вдыхая розы аромат». В парковом павильоне «Чайный домик» проходят выставки «Карты крымского полуострова», «Воронцовы и русские адмиралы», «Морские баталии» XVIII и XIX веков.

В 2007 году в Шуваловском флигеле открыта экспозиция «Дом графа А. П. Шувалова», включающая ранее не выставлявшиеся предметы убранства и личные вещи Воронцовых, Шуваловых, Воронцовых-Дашковых. Представлены произведения искусства, отражающие стилевые особенности жилых помещений дворцов XVIII века.

Собрание музея-заповедника насчитывает почти 27 тысяч экспонатов, а мемориальная библиотека М. С. Воронцова содержит более 10 тысяч книг. Среди экспонатов, картина «Портрет князя Григория Потёмкина» кисти Левицкого, подаренная бароном Фальц-Фейном.