อาคารท้องพระโรงสร้างขึ้นในราวปี พ.ศ.2311 พร้อมกับการสถาปนากรุงธนบุรีเป็นราชธานี อาคารนี้มีรูปทรงแบบไทยประกอบด้วยพระที่นั่งสององค์เชื่อมต่อกัน ได้แก่พระที่นั่งองค์ทิศเหนือ เรียกว่าท้องพระโรง หรือวินิจฉัยอยู่ทางทิศเหนือใช้เป็นที่เสด็จออกขุนนาง และประกอบพระราชพิธีที่สำคัญมาแต่ครั้งกรุงธนบุรี และพระที่นั่งองค์ทิศใต้ตั้งอยู่ทางทิศใต้ของพระที่นั่งองค์แรก เรียกกันว่าพระที่นั่งขวาง เป็นส่วนพระราชมณเฑียรอันเป็นที่ประทับส่วนพระองค์ของพระมหากษัตริย์ในปัจจุบัน กองทัพเรือได้ใช้โถงท้องพระโรงภายในพระที่นั่งองค์ทิศเหนือ เป็นสถานที่ที่จัดงาน และประกอบพิธีสำคัญเป็นประจำ ส่วนพระที่นั่งขวางได้ใช้เป็นห้องรับรองบุคคลสำคัญ และเป็นห้องประชุมในบางโอกาส

ป้อมนี้เดิมชื่อ "ป้อมวิไชยเยนทร์ " หรือ "ป้อมบางกอก" สร้างขึ้นในสมัยสมเด็จพระนารายณ์มหาราช โดยเจ้าพระยาวิไชยเยนทร์กราบบังคมทูลแนะนำให้สร้างขึ้นพร้อมป้อมทางฝั่งตะวันออกของแม่น้ำเจ้าพระยา เมื่อสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชทรงสถาปนา กรุงธนบุรีเป็นราชธานีได้ทรงสร้างพระราชวังในบริเวณป้อมแห่งนี้พร้อมกับปรับปรุงป้อม และพระราชทานนามใหม่ว่า "ป้อมวิไชยประสิทธิ์" ปัจจุบันป้อมวิไชยประสิทธิ์ใช้เป็นที่ยิงสลุตในพิธีสำคัญต่างๆ และติดตั้งเสาธงเพื่อประดับธงราชนาวี และธงผู้บัญชาการทหารเรือ

อาคารหลังนี้รูปแบบเป็นสถาปัตยกรรมแบบจีน แต่ได้มีการเปลี่ยนแปลงปรับปรุงโดยเฉพาะประตูหน้าต่าง เพื่อให้เข้ากับสภาพอากาศสันนิษฐานว่าสร้างขึ้นในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัยและเมื่อครั้งที่พระบาทสมเด็จพระปิ่นเกล้าฯ ดำรงพระอิสริยยศเป็นสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอกรมขุนอิศเรศรังสรรค์ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวได้โปรดฯ ให้ซ่อมแซมและดัดแปลงในช่วง พ.ศ.2367 - 2394 พร้อมกับให้สร้างพระตำหนักเก๋งคู่หลังใหญ่ในรูปแบบที่สอดคล้องกับอาคารหลังนี้ ปัจจุบันอาคารนี้ใช้เป็นที่จัดแสดงเกี่ยวกับพระราชกรณียกิจทางด้านการรบของสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช

อาคารหลังนี้มีรูปแบบสถาปัตยกรรมที่ผสมผสานระหว่างไทยและจีน สันนิษฐานว่าสร้างขึ้นระหว่างรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย และพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวโดยสร้างขนานกับอาคารเก๋งคู่หลังเล็กที่อยู่ทางทิศเหนือ ส่วนหลังคาของอาคารมีการเขียนสีตกแต่งเป็นลวดลายแบบจีน แต่กรอบหน้าต่างมีการจำหลักลายประดับแบบไทยปัจจุบันอาคารหลังนี้ใช้เป็นที่จัดแสดงภาพนิทรรศการเกี่ยวกับพระราชกรณียกิจในด้านการทำนุบำรุงบ้านเมืองในสมัยสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช

ตำหนักหลังนี้พระบาทสมเด็จพระปิ่นเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้สร้างขึ้นเมื่อครั้งยังทรงดำรง พระอิสริยยศเป็นสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอกรมขุนอิศเรศรังสรรค์ และประทับที่พระราชวังเดิมในระหว่างปี พ.ศ.2367 - 2394 แต่หลังจากที่พระองค์ทรงได้รับพระราชทานบวรราชาภิเษกได้ทรงย้ายไปประทับ ณ พระบวรราชวัง อาคารหลังนี้จึงได้เป็นที่ประทับของสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอกรมหลวงวงศาธิราชสนิท ตัวอาคารมีรูปแบบทางสถาปัตยกรรมเป็นแบบตะวันตก หรือเรียกว่า "ตึกแบบอเมริกัน" และถือได้ว่าเป็นที่ประทับของพระบรมวงศานุวงค์ชั้นสูงที่มีรูปแบบสถาปัตยกรรมเป็นแบบตะวันตกหลังแรกๆที่สร้างขึ้นในสมัยกรุงรัตนโกสินทร์

ศาลสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช (ศาลเจ้าตาก) หลังปัจจุบันนี้สร้างขึ้นเมื่อครั้งสมเด็จ พระเจ้าน้องยาเธอเจ้าฟ้าจาตุรนต์รัศมีกรมพระจักรพรรดิพงศ์ เสด็จมาประทับที่พระราชวังเดิมในระหว่างปี พ.ศ.2424 - 2443 ตั้งอยู่ทางทิศเหนือของอาคารเก๋งคู่ตั้งประชิดกำแพง ด้านทิศตะวันออกของพระราชวังภายในศาลหลังนี้เป็นที่ประดิษฐานพระบรมรูปของสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชในท่าประทับยืนและทรงพระแสงดาบ

อาคารเรือนเขียวคืออาคารโรงพยาบาลเดิมเป็นอาคารไม้ชั้นเดียวยกพื้นสูงจำนวน 2 หลัง ตั้งอยู่บริเวณ "เขาดิน" ซึ่งเป็นเนินดินตรงมุมทิศตะวันออกเฉียงใต้ภายในเขตกำแพงชั้นในของพระราชวังเดิม อาคารเรือนเขียวสร้างขึ้นในช่วงเวลาที่มีการปรับปรุงพระราชวังเดิม ให้เป็นโรงเรียนนายเรือและได้ใช้เป็นสถานพยาบาลของโรงเรียนนายเรือ