พระตำหนักมารีราชรัตบัลลังก์ เป็นพระตำหนัก 2 ชั้น สร้างด้วยไม้สักทอง ทาสีแดง มีลักษณะทางสถาปัตยกรรมแบบนีโอคลาสสิกของประเทศทางตะวันตก แต่ได้มีการปรับปรุงองค์ประกอบบางส่วน ให้เหมาะกับภูมิอากาศแบบเมืองร้อน พระตำหนักองค์นี้สร้างขึ้นคู่กับพระตำหนักชาลีมงคลอาสน์ โดยมีฉนวนทางเดินทำเป็นสะพานจากชั้นบนด้านหลังของพระตำหนักชาลีมงคลอาสน์ ข้ามคูน้ำเชื่อมกับชั้นบนด้านหน้าของพระตำหนักมารีราชรัตบัลลังก์ สะพานดังกล่าวหลังคามุงกระเบื้องและติดหน้าต่างกระจกทั้งสองด้าน ตลอดความยาวของสะพานที่เชื่อมติดต่อถึงกัน พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างพระตำหนักนี้ ในราวปี พ.ศ. 2459 โดยมีหม่อมเจ้าอิทธิเทพสรรค์ กฤดากร เป็นสถาปนิกออกแบบ รูปแบบสถาปัตยกรรมภายนอกคล้ายกระท่อมไม้ในชนบททาสีแดง หลังคาทรงปั้นหยายกจั่วสูง ผังอาคารเป็นรูปไม้กางเขนแต่แขนยาวไม่เท่ากัน ภายในแบ่งออกเป็น 2 ชั้น โดยชั้นล่างด้านตะวันออกเป็นโถงใหญ่โล่งถึงชั้นบน ส่วนแกนเหนือใต้เป็นห้องโถงทางเข้าด้านหนึ่ง และห้องนอนมหาดเล็กชั้นบนมี 4 ห้อง ได้แก่ ห้องโถงทางทิศเหนือมีประตูเปิดสู่ฉนวนน้ำที่เชื่อมกับพระตำหนักชาลีมงคลอาสน์ ห้องทรงพระอักษรอยู่ทางทิศเหนือ ห้องบรรทมอยู่ทางทิศใต้มีประตูออกสู่ระเบียง และห้องสรงอยู่ด้านตะวันตกของห้องพระบรรทมพระตำหนักชาลีมงคลอาสน์ พระตำหนักมารีราชรัตบัลลังก์ และฉนวนสะพานเชื่อมพระตำหนัก เป็นกลุ่มอาคารที่พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 โปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นด้วยแรงบันดาลพระราชหฤทัยจากบทละครเรื่อง "My Friend Jarlet" ของ Arnold Golsworthy และ E.B. Norman ซึ่งทรงแปลบทละครเรื่องนี้เป็นภาษาไทยชื่อว่า "มิตรแท้" โดยชื่อพระตำหนักนั้น มาจากชื่อของนางเอก ได้แก่ "มารี เลอร์รูซ์" (Marie Leroux) รวมกับ "รัต" หรือ "รต" ซึ่งแปลว่า สีแดง ดังนั้น พระตำหนักมารีราชรัตบัลลังก์จึงมีความหมายว่า "ราชบัลลังก์สีแดงแห่งมารี"