По образцу римского Пантеона Кавос воздвиг второй большой фронтон, который, в сущности, явился повторением фронтона портика с видоизмененной скульптурной обработкой. В стенах по бокам портика были вырублены две ниши для скульптур.
Вместо большой ниши в центре, служившей раньше фоном для группы с Аполлоном, верхняя часть фасада была оформлена 10 мелкими пилястрами с 13 окнами между ними. Такими же окнами были заменены в боковых фасадах здания прежние полуциркульные окна.
Алебастровая группа Аполлона погибла при пожаре. Для создания новой Кавос пригласил известного русского скульптора Петра Клодта, автора знаменитых четырех конных групп на Аничковом мосту через Фонтанку в Петербурге. Следуя образцу квадриги скульптора С. Пимепова, установленной на фасаде Александрийского театра, Клодт создал известную ныне на весь мир скульптурную группу с Аполлоном. Она была отлита на заводах герцога Лихтен-бергского из металлического сплава, покрытого гальваническим путем красной медью. Размер группы стал па полтора метра больше прежней и достигает 6,5 метра в высоту. Она выдвинута вперед и помещена на пьедестале по коньку крыши портика. Четверка коней, расположенных в один ряд, несется вскачь, увлекая за собой квадригу — античную колесницу на двух колесах. Управляет ими стоя бог Аполлон, его голова увенчана лавровым венком, в левой руке лира.
По бокам театра сооружены стройные чугунные галереи, состоящие из тонких колонн, поддерживающих навесы, с лампами. Колонны эти были отлиты на заводе московского купца Соловьева. Современники отмечали общий приятный вид этой колоннады, особенно красивой вечерами, когда смотришь на нее издали и ряд горящих ламп представляется бриллиантовой нитью, идущей вдоль театра.
Все эти и многие другие подробности придавали внешнему облику вновь отстроенного театра характер, отличный от прежнего.
Для хранения декораций и других сценических принадлежностей за четыре недели было построено специальное каменное здание между Малым театром и тогдашним зданием цирка, впоследствии замененным пассажем.
Значительным изменениям подвергся и внутренний вид театра. Тогда, как и каждый вечер ныне, входили зрители в вестибюль и поднимались в фойе по белокаменным лестницам.
Всю среднюю часть здания над вестибюлем занимает главное (Белое) фойе, окнами выходящее к портику и перекрытое цилиндрическим сводом с орнаментальной росписью. Множество встроенных зеркал зрительно увеличивают объем зала. Первоначально фойе освещалось одной люстрой и бронзовыми канделябрами. С введением газового освещения канделябры были заменены бра, существующими поныне, а вместо одной люстры подвешены три с пышным хрустальным убранством.
К главному фойе примыкают четыре зала: с правой стороны два зала бывшего императорского фойе, а ныне Круглый и Бетховенский залы, а с левой — хоровой и экспозиционный залы.
При реконструкции зрительного зала Кавос стремился в первую очередь исправить его акустические и оптические недостатки, увеличить размеры, а также пышно украсить.
Для улучшения акустики Кавос изменил форму зала, сузив его к сцене, а также выполнил в дереве все конструкции балконов ярусов и облицовку каменных стен; сделал более плоским плафон, составив его из маленьких кусочков дерева, значительно углубил оркестровую яму, что способствовало также и удобству зрителей партера. Вследствие такого устройства малейший звук, произнесенный на сцене, ясно слышался в самых отдаленных уголках зала.
Позади кресел партера, где раньше была галерея, Кавос устроил амфитеатр. Зрительный зал — партер, амфитеатр, ложи бенуара, бельэтаж и четыре яруса — стал вмещать 2300 зрителей. За счет уменьшения ширины коридоров па всех ярусах архитектор создал аванложи для отдыха публики во время антрактов.
Зрительный зал, декор которого сохранился до наших дней, был оформлен с исключительной торжественностью, хотя и отличался некоторой эклектичностью,характерной для архитектуры второй половины XIX века. Сам Кавос писал об архитектуре зала Большого театра следующее: «Я постарался украсить зрительный зал как можно более пышно и в то же время по возможности легко, во вкусе ренессанса, смешанном с византийским стилем. Белый цвет, усыпанные золотом ярко-малиновые драпировки внутренностей лож, различные на каждом этаже штукатурные арабески и основной эффект зрительного зала — большая люстра из трех рядов светильников и украшенных хрусталем канделябров — все это заслужило всеобщее одобрение».
«Достойно разукрасить московский храм муз» поручено было трем художникам. Скульптурные работы были выполнены Шварцем, резьба и лепнина барьеров с особым орнаментом — Ахтом и его двумя братьями, стенная живопись — академиком Титовым. Следует особо сказать о росписи Титовым подвесного плафона зрительного зала, общей площадью почти 1000 квадратных метров, посвященного Аполлону и музам, покровительницам различных видов искусства.