El edificio destaca por su imponente fachada de mármol blanco de Carrara con un estilo Art Nouveau, mientras que su interior refleja el estilo Art Decó. Su cúpula multicolor y su famoso telón de cristal hecho por Tiffany, compuesto por más de un millón de piezas, lo convierten en una joya arquitectónica. En su interior se encuentran murales de grandes artistas como Diego Rivera, José Clemente Orozco y David Alfaro Siqueiros.
El Palacio es sede de importantes instituciones como la Orquesta Sinfónica Nacional, la Compañía Nacional de Danza y el Ballet Folklórico de México. También alberga el Museo del Palacio de Bellas Artes, con exposiciones de arte nacional e internacional.