В 1820–1828 гг. архитектор В.П. Стасов перестроил и расширил здание в сторону двора. Старые стены не ломали, но фасады полностью утратили барочную декорацию, получив оформление в стиле классицизма. Доминирующую роль в облике здания имеют павильоны. Двухэтажные, с треугольными фронтонами, они нарядно оформлены лепными ампирными рельефами на архивольтах и фризах. Весь нижний ярус здания, где находились теплицы для коллекции лавровых деревьев, занимают застекленные проемы колоннады римско-дорического ордера.
Многие помещения в оранжерее использовались под жилье. В первом павильоне на углу Садовой улицы находилась квартира, где проживала семья архитектора Ч. Камерона. Зодчий женился на Е. Буш – дочери садового мастера Иоганна (Джона) Буша, чья квартира которого находилась в четвертом павильоне. Буш был одним из первых ученых-хранителей коллекции редких растений Большой оранжереи. Впоследствии здесь же жили управляющие Царским Селом. Улица Леонтьевская названа по фамилии Леонтьева, бывшего управляющим Царскосельским дворцовым правлением с 1808 по 1817 г. и жившего в квартире, в которой до этого жил Камерон, а потом – Я.В. Захаржевский. Два павильона со стороны Оранжерейной улицы традиционно занимали квартиры садовых мастеров. Возможно, здесь при Екатерине II имел квартиру садовый мастер Трифон Ильин. Квартиру в четвертом павильоне после Буша занимал садовый мастер Ф.Ф. Лямин, любимец Александра I.
В 1933–1934 гг. архитектор В.И. Яковлев приспособил здание для учебных целей института молочной промышленности, надстроив над частью здания второй этаж со стороны двора. На углу Оранжерейной улицы он надстроил дугообразный в плане корпус по неосуществленному в свое время проекту архитектора В.П. Стасова. Поврежденное в 1941–1944 гг. здание восстановлено архитектором Л.Н. Ротиновым в 1949 г. В настоящее время здесь находится Аграрный университет.
Следующий квартал за Большой оранжереей исстари занимали фруктовые
Находящийся в его центре тепличный корпус, изломанный в плане и выходящий на Оранжерейную и Конюшенную улицы, является самым старым из всего комплекса. Участок застроили и обнесли оградой в 1780-е гг., теплицу ротонду возвел садовый мастер Джон (Иоганн) Буш[149].
По плану Царского Села В.И. Гесте занятый теплицами участок получил № 97 по Садовой и Конюшенной улицам и № 105, 106, 107 и 108 по Оранжерейной улице. Обывательскую застройку по Средней улице ликвидировали, а освободившиеся места отошли под теплицы.
В 1824–1829 гг. теплицы перестроили по проекту архитектора А. Менеласа, территорию по Конюшенной и Средней улицам обнесли деревянным забором, перед Ротондой со стороны Средней улицы разбили сад. В шестидесятые годы XIX в. архитектор А.Ф. Видов надстроил жилые корпуса вторым этажом, возвел новые теплицы, заменил деревянные заборы каменной оградой. На участке находились многочисленные парники, гряды и теплицы дворцового хозяйства.
В самом начале XX в. архитектор А.Р. Бах построил Пальмовую теплицу, включив ее каменный торец в ограду со стороны Садовой улицы. Ему же, видимо, принадлежит и перепланировка сквера, раскрытого к Садовой улице, с центральной клумбой-цветником в центре. В тридцатые годы XX в. металлические конструкции Пальмовой теплицы разобрали и перевезли в Таврический сад. От постройки Баха сохранился торцовый фасад в формах архитектуры неоклассицизма, служащий воротами тепличного комплекса.
Напротив Пальмовой теплицы находится