Demidov anmodede Auguste de Montferrand, arkitekten for St. Isaac ' s Cathedral, der året før var flyttet ind i huset ved siden af og var blevet ven med Demidov-familien for at redesigne den beskedne bygning. På trods af det faktum, at arkitekten normalt kun arbejdede på kejserlig orden - opførelsen og udsmykningen af St. Isaacs Katedral besatte ham i over fire årtier - forpligtede han sin venns anmodning (det hjalp sandsynligvis også, at han ikke ville have et stramt budget). Som et resultat skabte han en storslået neo-barok bygning med interiør, der passer til dens detaljerede facader. Besøgende bliver mødt af seks udtryksfulde atlanter, der støtter en massiv balkon på anden sal. Over dem er to vingede bjørnefigurer med et skjold præget med Demidov-forseglingen. Indvendigt blænder interiøret med en overflod af dyrebare og halvædelsten fra Ural, forgyldt stuk og træudskæringer. Særligt imponerende er den store sal, som er dekoreret med søjler og har en pejs af grøn malakit. Fra 1875-1910 tilhørte palæet Prinsesse Nathalie von Lieven og var et af centrene for Baptistbekendtgørelsen i Skt. I den store sal blev der afholdt åndelige samtaler for alle gæster. I 1910 blev huset købt af den italienske ambassade, og Demidov-våbenskjoldet på skjoldet blev justeret, så det lignede et italiensk kongeligt våbenskjold. På tidspunktet for Første Verdenskrig og videre under Oktoberrevolutionen og borgerkrigen forblev bygningen ledig. Men i 1924, efter etableringen af diplomatiske forbindelser mellem regeringen i Mussolini og Sovjetunionen, vendte den italienske mission tilbage. Uheldigvis, på et tidspunkt i denne periode blev den dyrebare malakit - sammen med andre værdifulde dekorationer, der var rigelige i palæet - eksporteret til udlandet uden spor tilbage. Bygningen blev russisk ejendom igen i 1957. Det er i øjeblikket Baltisky Banks ejendom, og virksomheden har brugt mange penge på restaurering og vedligeholdelse af det historiske Demidov-palæ.
