La restauración de todo el complejo, que ya incluía una pequeña caseta (el actual Museo) y una cafetería (la actual Villa Lucia), fue confiada al arquitecto Antonio Niccolini, quien diseñó tanto la remodelación en estilo neoclásico de la casita como la reconfiguración de los jardines ingleses, según la moda de la época.
Además, diseñó un pequeño teatro al aire libre, un templete jónico, los invernaderos y algunas grutas para animales exóticos, únicos elementos arquitectónicos que aún existen en el área actual del Parque, que permiten percibir la atmósfera pintoresca original. En cuanto a la Villa, como se deduce del plano autógrafo conservado en el Museo de San Martino, incorporando la antigua caseta Saliceti, Niccolini concibió un edificio con cuerpo central rectangular y dos brazos perpendiculares y simétricos, orientados al norte, siendo el occidental de nueva construcción.
Además, añadió, en la entrada central del edificio, una pequeña zona porticada, para la parada de los carruajes, solución arquitectónica ya adoptada para el Teatro San Carlo. Para la fachada sur, que resultaba con tres niveles debido a la fuerte pendiente del terreno, Niccolini elaboró para el semisótano una base de piedra volcánica con una escalera marmórea de doble tramo, que conecta el edificio con el parque circundante, abriéndose al sugestivo panorama de la ciudad.
Tras la muerte de la duquesa, en 1826, los edificios monumentales y el Parque sufrieron numerosas transformaciones por parte de los herederos hasta 1919, año en que la Villa fue adquirida por el Estado y destinada a sede museística desde 1924 para albergar la colección del duque de Martina.
