Es así como en este siglo se inicia la producción importante de la arquitectura barroca. Durante este período, hasta cuyo inicio la arquitectura se expresara de una manera más bien sobria, con tendencias clacisistas arraigadas en el barroco español, el nuevo estilo adquiere madurez; llegando finalmente, en el siglo XVIII, hasta su máxima expresión en las formas del churrigueresco. Hasta este momento, los teóricos tuvieron una concepción del barroco muy general; todavía se pueden encontrar perfiles rectos y entrepaños sin decorar; solo las alteraciones más obvias del arte clásico habían sido tomadas en cuenta, como la utilización de columnas salomónicas, pilastras estípites; cornisas de amplio movimiento, vanos mixtilíneos, frontones rotos y profusa ornamentación. Desprendiéndose del refinado culteranismo de la poesía que le fue contemporánea, el arte barroco en la arquitectura, la escultura, el labrado de maderas y la orfebrería nunca pretendió ser entendido por la razón ni por la inteligencia, sino por los sentidos; buscando fuertes efectos emocionales en el espectador.

Esta casa debió caracterizarse durante los siglos XVI y XVII por su solidez y el derroche en su construcción además de la gran superficie que ocupaba. La primera residencia, de estilo plateresco, sufrió hundimientos y averías; por lo que en aquel entonces, los arquitectos Lorenzo Rodriguez y Cayetano de Sigüenza hicieron un reconocimiento a la casa dictaminando que ésta se encontraba en pésimo estado; por lo cual se ordenó su demolición para erigir ese mismo lugar el actual palacio que ahora disfrutamos; conservándose de la construcción antigua únicamente los escudos heráldicos, el de armas, y la cabeza azteca de serpiente que se encuentra adosada en el basamento en la esquina que conforman las dos fachadas: "como si surgiera de la tierra, a sostener sobre sus fauces inmortales, la carga del virreinato." - comenta Salvador Novo. A finales del siglo XVIII, se construyó el palacio que actualmente existe, por el gran alarife Francisco Antonio Guerrero y Torres, y también por el cantero Bartolomé Coronado:

De gran carácter y personalidad ésta casa es construida en dos plantas. No tiene entresuelo y a ello se debe la belleza de su fachada, revestida de tezontle, con decoraciones mixtilíneas y nobles gárgolas en forma de cañón. En la esquina que forman las fachadas principal y lateral se encuentra empotrada – ya se dijo - una cabeza de serpiente, originalmente tomada del Coatepantli del Templo Mayor.

El primer nivel es una combinación de puertas y ventanas que se prolongan a lo largo de la fachada; ya que originalmente estas fueron accesorias arrendadas a particulares. Los marcos de puertas y ventanas son de piedra.

En el piso segundo, el ritmo de la composición arquitectónica cambia; dominando el área de macizos en relación con los vanos y solo se interrumpe por el enmarcamiento del segundo cuerpo de la portada, del que sobresalen el balcón principal y los secundarios, los cuales tienen barandales de hierro forjado. Sobre el tezontle se dibujan con gran belleza los típicos encuadramientos de los vanos, jambas prolongadas hasta las cornisas, y en el centro de su fachada las columnas clásicas alternan con cordones ondulados.

El portal es de dos cuerpos, y en el primero está la puerta con un arco mixtilíneo, flanqueada por un par de columnas con capiteles jónicos a cada lado. El portón de esta residencia es espléndido y quizá de lo más hermoso que pueda ostentar un portón: tallado en madera, importado de Filipinas, ornamentado con motivos heráldicos que sostienen los escudos de los Castilla, Velasco y Mendoza. "Sus cercos y peinazos - señala el Marqués de San Francisco - son fuertes y toscos, pero están profundamente adornados con tallas de estilo barroco de bastante finura… No hay superficie en ésta puerta que no esté adornada con tallas, ya representen éstas las armas de Velasco y Altamirano, ya figuren en ellas trofeos de guerra, bichas, aspas y florones." En el segundo cuerpo de la portada se abre un balcón que ostenta columnas pareadas con capiteles corintios y remates desmesurados sobre el entablamiento. La cornisa se enrolla en dos volutas, cada una con una escultura de niño encima, para dar lugar al escudo cuartelado, de mármol en relieve. El interior de la casa ostenta un arco en el zaguán que nos conduce al patio principal, amplio y lleno de luz.

El patio principal tiene forma cuadrangular; está limitado por arcos de medio punto de dos niveles además de contar con amplios corredores en tres de sus lados. En las enjutas aparecen los escudos de las familias emparentadas con la casa de los Condes de Santiago; sobre ellas, las gárgolas interiores del patio – "con sus grotescos mascarones, que por no morirse de nostalgia, tienen la misión de recoger el agua de las azoteas, entretenerse con ella y abrir la boca para arrojarla a las baldosas con estrepitoso ruido."

Los soldados de piedra - "con casco y lanza", que estaban en el pretil de la azotea para memorar la prerrogativa otorgada por decreto del Virrey a los condes de Santiago para poseer una guardia personal, fueron quitados de su lugar posteriormente y enterrados en el patio de la casa: "es fama que al prescindir de ella el conde por falta de fondos, su yerno don Ignacio Leonel Goméz de Cervantes los mandó poner de busto, con excepción del de la esquina que era de cuerpo entero, pagando por esto una pensión en las cajas reales."

La escalera principal está en el corredor norte, arranca bajo un arco de piedra trilobulado que ostenta enjutas con ornamentación vegetal. Tres rampas dan acceso al segundo nivel; la principal se encuentra franqueada por un león y un jaguar esculpidos en cantera. Los peldaños de las escaleras son también de cantera; y los barandales, al igual que los de los pasillos del segundo piso, son de hierro forjado. Un arco mixilíneo remata el desembarque de la escalera; que a diferencia del primer nivel, está enmarcado con pilastras molduradas. Los dormitorios estaban ubicados en torno a los patios y tenían comunicación contigua.

La familia vivía en la planta alta, profusa de macetas y tibores, con plantas y flores en sus barandales y corredores. Al terminar la escalera, a mano derecha se encontraba el despacho y el archivo del conde; las restantes habitaciones eran utilizadas para guardar vajillas, despensa, cocina, cuartos de las cocineras, amas de llaves, damas de compañía, y otras personas allegadas. La capilla doméstica está compuesta por dos espacios, el primero es la sacristía, localizada a un costado de la escalera principal, y el segundo estaba ocupado por la propia capilla doméstica. Su acceso es a través de una rica portada de estilo barroco con arco mixtilíneo, de molduras móviles, follaje rococó y columnas sobre pedestales en las que se hallan esculpidos dos niños a manera de atlantes. La portada está rematada por una venera dedicada a Carlos III, en 1816. Las dimensiones interiores de la capilla son pequeñas; en su interior se conservan dos reclinatorios, pinturas de la época y un altar tallado en hoja de oro. Su cúpula es octogonal y sobre las pechinas se abren óculos que dan luz al interior.

El salón principal - llamado "del dosel", porque en él presidía, bajo rico baldaquín de damasco encarnado, el retrato del monarca reinante con un sitial de caoba debajo a manera de trono. - se localiza del lado de la fachada principal, con la entrada por el corredor superior poniente; es un espacio amplio en el que se desarrollaban las actividades sociales más importantes de la familia. Llamado también "el gran salón", y no menor a 22 m. de longitud, albergaba el estrado más grande de las casas señoriales de aquella época. Dice Federico Mariscal: "separaban el estrado del resto de la inmensa cámara, unas columnillas de madera con capiteles corintios y unidas por un armazón de madera que en el intercolumpio central tiene la forma de un arco trilobulado, y que servía para colgar de él un cortinaje."

A un lado y otro de la escalera en la planta baja se localizaban las habitaciones del portero y de los caballerangos. Las áreas de servicio estaban en el traspatio, donde se ubicaban la cocina, los baños y las habitaciones de los sirvientes, además de las caballerizas, lugar para guardaban los forrajes, los arreos de montar y las guarniciones para el coche. Las cocheras se hallaban al fondo del patio. En la actualidad este patio se encuentra cubierto por una gran losa y un plafón de madera, siendo utilizado en estas condiciones para sala de conferencias y representaciones teatrales.

En la parte superior de la casona, se encuentran construidos dos cuartos, mandados a hacer por el pintor campechano Joaquín Clausell casado con la hija mayor del Conde de Santiago de Calimaya. Este los utilizó como su estudio o taller, un lugar que le sirviera de refugio y de reunión. Clausell conoce al pintor Gerardo Murillo "Dr. Atl", el cual lo incita a pintar, y entre la abogacía y la pintura pasa su vida, por lo cual encontramos una gran cantidad de obra "informal" en las paredes de su estudio; la gran mayoría de esta obra no tienen ni firma ni fecha; y aunque este sea posiblemente el resultado de una actividad informal de distracción, en ella Clausell siempre se expresó con gran espontaneidad; el color en sus pinturas es rico pero recio, sus formas son vigorosas pero no exentas de sentimientos, llenas de intimidad y bañadas de una penumbra misteriosa apenas rota por unas cuantas manchas de sol.