ท้องพระโรงแห่งนี้สร้างขึ้นราวต้นกรุงธนบุรี สถาปัตยกรรมกรุงธนบุรี ไม่มีปราสาทซ้อนชั้นยอดแหลมหรูหรา สะท้อนความเรียบง่าย พอเพียง ท้องพระโรงในพระราชวังเดิม ประกอบด้วย 2 ส่วนได้แก่
- ท้องพระโรง (วินิจฉัย)
- พระวิมานที่ประทับ (พระที่นั่งขวาง)
ท้องพระโรงหรือวินิจฉัย
ท้องพระโรงหรือวินิจฉัยถูกใช้เป็นที่ออกว่าราชการและให้ขุนนางเข้าเฝ้า รวมทั้งใช้ประกอบพระราชพิธีสำคัญ สันนิษฐานได้ว่าท้องพระโรง ในสมัยกรุงธนบุรีแต่เดิมเป็นโถงทำด้วยไม้ ไม่มีกั้นฝารอบ ผังอาคารเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้ายาว 23 เมตร กว้าง 13 เมตร วางด้านยาวอาคารไปตามแนวทิศเหนือ ภายในโถงท้องพระโรงแบ่งพื้นที่ออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่
- ส่วนในประธาน เป็นพื้นที่ตอนกลางของอาคารระหว่างเสาร่วมใน 17 เมตร กว้าง 8 เมตร มีเสาไม้กลม 2 แถว แถวละ 8 ต้น เพดานเป็นฝ้าไม้ตีชน พื้นปูด้วยกระเบื้องดินเผา
- ส่วนเฉลียงต่ำ ถัดออกมาจากส่วนในประธาน มีเสาไม้กลมโดยรอบ ฝ้าไม้ตีเอียงตามแนวลาดของหลังคา
- ส่วนมุขเด็จ ใช้เป็นที่ประทับขณะเสด็จออกว่าราชการ สองข้างมีอัฒจรรย์ทางขึ้นลง พื้นปูมุขเด็จด้วยไม้กระดานแผ่นใหญ่ หลังคาเป็นทรงไทย มุงหลังคาด้วยกระเบื้องดินเผาสีส้ม หน้าจั่วประดับด้วยเครื่องลำยอง ช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ และนาคสะดุ้ง
พระวิมานที่ประทับ (พระที่นั่งขวาง)
พระวิมานที่ประทับ (พระที่นั่งขวาง) ใช้เป็นที่ประทับและบรรทมของพระมหากษัตริย์ ต่อเชื่อมพื้นที่กับอาคารท้องพระโรง ผังอาคารทั้งหมดเป็นรูปตรีมุข ภายในพระวิมานที่ประทับแบ่งพื้นที่ออกเป็น 3 ส่วน ดังนี้
- ห้องโถงกลาง เป็นส่วนที่ประทับโดยเป็นห้องขนาดใหญ่ กว้าง 7 เมตร ยาว 25 เมตร มีผนังก่ออิฐสอปูนและฉาบปูน ขัดขาวโดยรอบ ทางด้านทิศตะวันออกและตะวันตก มีพระทวาร 2 ข้าง เจาะช่องพระบัญชร ด้านละ 2 ช่อง พื้นห้องปูด้วยไม้กระดานแผ่นใหญ่ ฝ้าเพดานห้องตีด้วยไม้แผ่นเรียบ
- เฉลียงด้านทิศเหนือ ใช้เป็นทางเสด็จพระราชดำเนินจากห้องโถงกลางไปมุขเด็จ มีความกว้าง 2.50 เมตร ยาว 25 เมตร เฉลียงเป็นฝาผนังทึบและเจาะช่องพระบัญชรด้านละ 3 ช่อง พื้นปูด้วยไม้กระดานแผ่นใหญ่
- เฉลียงด้านทิศใต้ ใช้เป็นทางเสด็จพระราชดำเนินเชื่อมต่อไปยังเขตพระราชฐานชั้นใน มีความกว้าง 2.50 เมตร ยาว 25 เมตร มีอัฒจรรย์ทางขึ้นลง หลังคาปูกระเบื้องดินเผา หน้าจั่วประดับด้วยช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ และนาคสะดุ้ง หน้าบันสันนิษฐานว่าไม่มีการตกแต่งแต่อย่างใด มีเพียงการฉาบด้วยปูนขัดขาวผิวเรียบ ต่อมามีการก่อสร้างต่อเติมเฉลียงภายนอกด้านทิศใต้ โดยสร้างกำแพงแก้วประดับลูกตั้งกระเบื้องเคลือบโดยรอบ
ในรัชสมัยกรุงธนบุรีใช้การบูรณปฏิสังขรสถาปัตยกรรมในวัดวาอารามต่าง ๆ มิได้สร้างขึ้นมาใหม่ ดังนั้นอาคารท้องพระโรง และพระวิมานนี้จึงเป็นสถาปัตยกรรมเดียวที่สร้างสรรค์ และหลงเหลืออยู่เป็นประจักพยานว่าเป็น "ไชยสถานแห่งกรุงธนบุรี วิถีของศิลปะเพื่อบ้านเมือง"
ประชุมพงศาวดารภาคที่ 65 โครงยอพระเกียรติพระเจ้ากรุงธน นิราศพระยามหานุภาพไปเมืองจีน. (2535). (พิมพ์ในงานเทิดพระเกียรติสมเด็จพระเจ้าตากสิน). กรุงเทพฯ : ชัยวิโรจน์การพิมพ์.
วทัญญู เทพหัตถี. (2542). พระราชวังเดิม ประวัติ และการเปลี่ยนแปลง. (รายงานการวิจัย วิชาการวิจัย 1 ปริญญามหาบัณฑิต สาขาวิชาอนุรักษ์สถาปัตยกรรม คณะสถาปัตยกรรม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย).