Do século XVIII, segue uma arquitetura residencial campestre dos Duques de Palmela para estadia de veraneio, incluindo algumas dependências rurais e jardins.
Com uma planta retangular irregular, formada por três pisos adaptando-se ao declive do terreno, apresenta uma volumetria uniformemente de vãos retilíneos e arcos abatidos com molduras simples de cantaria e caixilharias de guilhotina.
A fachada principal orientada para o Largo São João Batista apresenta ao centro duas portas cocheiras em arco abatido.
Nos pisos superiores os rasgos das janelas são igualmente em arco abatido com caixilharias em guilhotina. Os extremos deste palacete são formados por dois portões semelhantes em verga reta com moldura em cantaria flanqueada por pilastras e rematado por entablamento e frontão triangular.
O Palácio dos Duques de Palmela também faz parte do Paço do Lumiar, estando por isso classificado como Imóvel de Interesse Público.