Мавзолей имеет форму небольшого греческого храма-простиля, снаружи оформлен четырёхколонным портиком, внутри размещается кенотаф (ложное надгробие). Помещение Мавзолея оформлено аскетично, всё внимание обращено на монумент: мраморная скульптурная композиция представлена коленопреклонённой фигурой женщины в античных одеждах, которая в скорби припадает к погребальной урне.
Впечатление от местоположения мавзолея — в удалённой части парка, на краю заросшего оврага - удачно передано в строках В.А. Жуковского: «И вдруг пустынный храм в дичи передо мной; Заглохшая тропа, кругом кусты седые; Между багряных лип чернеет дуб густой, И дремлют ели гробовые". Мавзолей Павла I является архитектурным памятником и не является усыпальницей императора; был построен по желанию императрицы Марии Фёдоровны с целью увековечить память супруга.