Однако новизна архитектуры заключалась не столько во внешнем своеобразии, сколько в композиционном, объемно-планировочном и конструктивном решении, в большей свободе применения декоративных мотивов и деталей, чем в эпоху классицизма. Внутреннее пространство особняка Демидова также отмечено чертами нового. Стремясь к максимальной декоративной насыщенности, Монферран в отделке интерьеров применил приемы и формы, свойственные разным архитектурным стилям, полагая, что средства художественной выразительности одного стиля недостаточны и не отвечают требованиям современности.
Один из парадных залов был выполнен в стиле раннего французского классицизма XVIII в., напоминая своим убранством об утраченной роскоши дворцов французской аристократии кануна Великой буржуазной революции 1789 г. Это Малахитовый зал, послуживший впоследствии образцом для оформления зала в Зимнем дворце. Расположенный в центре здания и занимающий большую часть второго этажа, зал был отделан малахитом из уральских рудников Демидова: колонны, пилястры, декоративные вставки, камины и обрамления плоскостей стен выполнены из богатого по рисунку и цветовой насыщенности камня.
Соседняя с Малахитовым залом Столовая получила архитектурное оформление в стиле эпохи Возрождения с использованием темного дерева и живописных вставок, а находящийся на третьем этаже салон и кабинет хозяина особняка — в стиле эпохи Людовика XV.
Особняк Демидова представляет историко-архитектурный интерес с точки зрения применения новых форм и приемов декоративного решения и отделочных материалов. Ничего принципиально нового в организации его внутреннего пространства нет. План его традиционен для домов и особняков первой трети XIX в. В этом выразилась прочная связь с классицизмом, свойственная всему творчеству Монферрана.
В проекте дома Гагариной еще определеннее выражены новаторские устремления автора, использовавшего принцип свободной организации объемов. Основная часть дома — одноэтажный корпус — решена в формах архитектуры Возрождения, центр выделен четырьмя колоннами, приставленными непосредственно к стене, и завершен парапетом с четырьмя скульптурами, возвышающимися на продолжении высоты колонн. Трехэтажный флигель отодвинут от красной линии в глубину участка, перед ним на уровне полутора этажей расположена открытая терраса со скульптурными бюстами, включенными в состав ее ограждения. Композиция, построенная на свободном сочетании трех объемов разной высоты, придает архитектуре здания своеобразие, которое еще усиливается от применения во внешней отделке архитектурных элементов Возрождения.
Это оригинальное композиционное решение отразилось и на планировке дома. Характерная для периода классицизма система анфиладного расположения помещений в частных жилых домах здесь нарушена. Для соединения одноэтажного и трехэтажного корпусов потребовалось устройство небольшой лестницы; внутреннее пространство лицевой части дома решено в двух уровнях. Включение в общую композицию здания наружной террасы повлияло на его размеры и изменило конфигурацию помещений в левой части дома. Правая часть в виде узкого флигеля вытянута в глубину дворового участка (здесь был большой зал, отделка которого, как и остальных помещений особняка, изменена в 1890-х гг.). Вход в здание был с угла, что еще более подчеркивало несимметричность фасада.
Дом Гагариной строился в 1840-е гг., когда при строительстве частных домов и особняков начали проявляться новые представления о красоте, представительности, комфорте. Один из современников писал, что зданиям для вельможи требуются необходимая величественность, богатство и новизна в украшениях. Построенные Монферраном особняки вполне удовлетворяли этим требованиям, так как парадные дворцы с длинными анфиладами залов уже уступали место зданиям, в первую очередь удобным для частной жизни, а не только для торжественных официальных приемов.
Строительство Исаакиевского собора требовало внимания и постоянного пребывания Монферрана в Петербурге. В 1836 г., после подъема Александровской колонны, он был привлечен к поднятию московского Царь-колокола, самого большого в мире, массой более 200 тонн. Колокол, отлитый при Петре I в 1701 г., около ста лет пролежал в земле. Когда предпринимавшиеся многочисленные попытки поднять его оканчивались безуспешно, сложилось мнение, что поднять колокол вообще невозможно.