Le trait architectural de l’édifice, d’influence italienne, est attribué à Nicolau Nasoni, en vertu de la cohérence du style et de sa similarité avec d’autres ouvrages de sa réalisation.  Selon Robert Smith, spécialiste de son œuvre, l’architecte se serait consacré à la construction de ce palais, ou tout au moins de sa façade centrale et à sa décoration, de 1739 à 1743.

Outre la splendeur baroque de la façade principale et la richesse de la décoration, composée de traverses courbes, frontons, pinacles et statuaire, la rationalité du plan ainsi que la rigueur des mesures et de leur modulation ne manquent pas d’impressionner.

Le plan s’inscrit dans un rectangle divisé en deux carrés vides au centre, répartis en plusieurs ailes et formant deux patios liés entre eux par de grandes ouvertures au rez-de-chaussée.  Le patio avant est ouvert, libérant la vue sur la façade principale, en retrait et orientée vers l’ouest, tandis que le patio arrière est fermé, définissant, à travers les grandes ouvertures du rez-de-chaussée, un axe central de perspective qui traverse toute la construction, coupe le palais, en un enchaînement conférant une expression classique et une grande harmonie à l’ensemble.

L’accès à l’étage noble se fait par de doubles escaliers qui se répètent sur les façades transversales des deux patios, deux à l’ouest et l’un à l’est, accentuant la symétrie et le mouvement baroque de toute l’ornementation.

Au premier étage, au centre de l’édifice, entre les patios surplombés de façades, se trouve le Salão de Entrada, définissant la ligne de jonction des deux carrés qui forment le plan.  Ce salon donne accès, au nord, à la bibliothèque et à l’aile des chambres, et, au sud, à la Sala do Tijolo et à l’aile des salles.  Les deux ailes sont reliées entre elles à l’extrémité est par une aile avec des chambres, qui donne accès au cœur de la chapelle.

Le granit jaune forme les mûrs doubles et habille les pourtours des fenêtres et portes et le bois de châtaigner apparent compose les volets et la talha qui revête les plafonds à caisson simple ou voûté et les dessus de porte arborant les motifs héraldiques de la famille.

Certaines références d’archives de la Casa et l’analyse attentive de son plan ou d’autres éléments du bâtiment semblent témoigner de l’existence de constructions antérieures et de différentes phases de travaux.  Les diverses constitutions de la maçonnerie de mûrs en pierre et leurs différentes épaisseurs peuvent également s’être dues à des travaux successifs, les plus récents ayant dans cette hypothèse consisté en les ailes frontales de l’édifice, thèse que soutient Vasco Graça Moura dans ses études sur la Casa.

La chapelle et la cave d’une volumétrie extrêmement harmonieuse s’insèrent dans la monumentalité de la lecture globale tout en la renforçant. L’avant de la chapelle est parallèle à la façade principale de la Casa et s’aligne sur la façade postérieure, créant un espace vers la terrasse qui, avec sa croix, sépare le palais de la cave.

Les travaux de la chapelle ont été achevés en 1750 par D. Luís António de Sousa Botelho Mourão. Son dessin d’influence nasonienne a été réalisé par le maître José Álvares do Rego.  La hauteur de la façade, richement ornementée, reprend celle de la façade principale de la Casa.

Les maisons de la cave, datant du XVIe siècle, ont été incluses dans la propriété par D. Maria Coelho et son époux en 1655, puis postérieurement agrandies en vue de l’alignement des façades principale et arrière du palais à l’ouest et à l’est, respectivement en 1854 et 1856. Il s’agit d’une construction dont les lignes des deux corps longitudinaux, parallèles au palais, dégagent une grande pureté, modulées par divers pilastres et les jolies pierres en éventail des ouvertures du 1er étage.

D’autres annexes agricoles complètent l’ensemble, les plus importants étant celles dénommées Barrão et Eira, se situant au sud de la propriété, près de la fontaine qui abrita pendant de nombreuses années le système d’approvisionnement d’eau du palais.

D. Luís António et son fils D. José Maria de Sousa Botelho Mourão e Vasconcelos ont laissé des inventaires qui permettent de comprendre la fonctionnalité des espaces de la propriété et leur contenu. Les plans montrant leur distribution révèlent des éléments sur la vie quotidienne à la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe, ainsi que l’organisation des ailes nord et est, qui différait, au 1er étage, de l’actuelle. Dans la partie centrale de l’aile est existaient six chambres et de petites salles de passage, et dans l’aile nord, outre les Salas de Mateus d’Allem de la partie avant, se trouvaient un ensemble de petites chambres ainsi qu’un couloir central, une latrine et un accès au grenier.