เนื่องจากพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงตั้งพระราชหฤทัยที่จะใช้พระอภิเนาว์นิเวศน์เป็นสถานที่รับแขกบ้านแขกเมือง รวมทั้งจัดแสดงเครื่องบรรณาการที่ประเทศแถบยุโรปส่งมาถวาย ดังนั้น พระองค์จึงทรงสร้างพระอภิเนาว์นิเวศน์ด้วยสถาปัตยกรรมแบบตะวันตกเป็นหลัก และมีการตกแต่งบางส่วนด้วยสถาปัตยกรรมแบบไทยและแบบจีน อย่างไรก็ตาม พระอภิเนาว์นิเวศน์นั้น ได้ถูกรื้อลงไปตั้งแต่ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ดังนั้น สถาปัตยกรรมของพระอภิเนาว์นิเวศน์นั้นจึงอาศัยภาพถ่ายเพื่ออธิบายรูปแบบสถาปัตยกรรมเท่านั้น

สถาปัตยกรรมแบบตะวันตกที่สามารถพบเห็นได้ทั่วไปนั้น คือ รูปทรงของอาคารต่าง ๆ หลังคาจะแบนและล้อมด้วยลูกกรงประดับด้วยโคมไฟที่หัวเสาระเบียงโดยรอบ นอกจากนี้ หลังคายังเป็นแบบหน้าอุด กล่าวคือ ไม่มีการยื่นชายคาออกมาบังแดดบังฝนให้กับพระบัญชร (หน้าต่าง) ในตอนล่าง[4] ส่วนสถาปัตยกรรมแบบจีนนั้นสามารถพบได้บริเวณหลังคา ซึ่งจะใช้กระเบื้องจีนและใช้วิธีการปั้นปูนเป็นทางยาวเชื่อมกันระหว่างแผ่นกระเบื้องและยกสันหลังคาให้สูง พร้อมทั้งเขียนลายคล้ายลายจีนด้วย และสถาปัตยกรรมแบบไทยนั้นพบได้บริเวณซุ้มพระทวาร (ประตู) และพระบัญชร (หน้าต่าง) ของพระที่นั่งอนันตสมาคม[5]

นายเอ.บี.กริสโวลด์ ได้กล่าวถึงสถาปัตยกรรมของพระอภิเนาว์นิเวศน์ว่า "พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงเป็นนักก่อสร้างที่สำคัญ พระองค์โปรดดัดแปลงสถาปัตยกรรมแบบยุโรปให้เข้ากับความต้องการของชาวไทย ที่โปรดมาก คือ อาคารปูนปั้นชั้นเดียวที่เย็นสบาย มีหลังคาเป็นริ้วและมีแนวสันอยู่ด้านหน้า อาคารแบบนี้มีลักษณะคล้ายกับการฟื้นฟูสถาปัตยกรรมแบบกรีกรุ่นหลังในแคว้นคาโรไลนาตอนใต้ (South Carolina) และแคว้นหลุยเซียนา (Louisiana) ในสหรัฐอเมริกา แต่มีรูปร่างเรียบ ๆ กว่า สถาปัตยกรรมในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวตกแต่งด้วยลวดลายเครื่องประดับแบบจีนอย่างงดงาม ลวดลายแบบนี้เป็นที่นิยมกันมากในรัชกาลก่อน การผสมกันเช่นนี้ได้สัดส่วนและสวยงาม ไม่สู้แปลกประหลาดเหมือนดังที่อาจคาดคิด ทั้งนั้นเพราะส่วนผสมก็เป็นเช่นเดียวกับชิปเป็นเดล (Chippendale) คือ เครื่องเรือนของประเทศอังกฤษในพุทธศตวรรษที่ 23 แสดงการผสมของศิลปะหลายแบบนั่นเอง"[6]