Основой же для поисков неповторимого царицынского стиля, названного Баженовым «нежной готикой», стала русская архитектура последних лет XVII века.
Баженов избрал в качестве основных строительных материалов для царицынских построек красный кирпич и белый камень, что подчеркивает кровное родство Царицино с московским барокко и традициями строительства Московского Кремля. Желание выявить натуральную красоту сочетания камня и кирпича, отказ от отделки штукатуркой были необычными для того времени решениями - так уже никто не строил. Баженов отказался от монументальности форм единого дворца, которые, казалось, были обязательными для императорской резиденции. В основе баженовского плана лежиала строгая логичность и геометрическая правильность построения, лишь стилизованная под живописную хаотичность старых допетровских государевых дворов. Эти принципы, наряду с идеальной вписанностью в ландшафт, сочетаемостью и соразмерностью окружающей обстановке, ансамблевостью легли в основу баженовского проекта. Не тиранить природу, не навязывать ей волю, а использовать естественные красоты местности как важный архитектурный элемент - ведущая идея царицынской застройки. Баженов стремился максимально сохранить существующий ландшафт с разделением кантемировской усадьбы на дворцовую, садовую и парковую зоны.
Архитектор запланировал строительство целого городка: в его центре располагались пять дворцов для Екатерины II и её сына цесаревича Павла Петровича с семейством; вокруг - целая россыпь построек для придворной знати, домиков для прислуги, павильонов. Ансамбль дополнялся мостами и декоративными постройками, а также Кухонным корпусом - внушительным зданием, которое тем не менее так вписывалось в окружение, что не подавляло своими размерами соседние сооружения. Особенности планировки царицынских зданий такова, что позволяет говорить о «поэзии геометрии»: здесь встречаются разнообразные - всегда правильные, симметричные - геометрические фигуры. Павильоны в виде шести- и восьмигранников, крестообразные; Малый дворец - в виде полукруга, Кухонный корпус - в виде квадрата со скруглёнными углами. То же относится и к внутренней планировке: круглые, и овальные и полуовальные залы мастерски сочетаются с залами в плане прямоугольными. Важно отметить, что почти все внутренние помещения царицынских построек Баженов проектировал со сводчатыми потолками, отчего достигался ещё больший эффект игры геометрических форм.
Вместе с проектами сооружений ансамбля был распланирован пейзажный парк при сохранении большинства посадок существовавшего регулярного. Главные аллеи регулярного парка в новом проекте сохранились, а Берёзовая перспектива стала одной из центральных композиционных осей застройки.
Особенностью баженовского проекта было то, что главный дворец как единая постройка отсутствовал - он распадался на три самостоятельных корпуса: центральный с парадными залами (Большой Кавалерский дворец, или корпус), правый и левый с личными покоями императрицы и наследника престола.