Objekt byl ztvárněn jako pravidelná, do všech stran otevřená stavba s ústředním sálem, na který navazuje čtveřice umělých jeskyní (grott) a čtveřice salonků (tzv. kamínkových místností). Celou stavbu zvenčí obklopovaly dle dobové módy rostliny v nádobách (vavříny, granátová jablka ...).
Od roku 1669 se biskupova a architektova pozornost soustředila na vnitřní výzdobu stavby. Malířská výzdoba byla svěřena dílně Carpfora Tencally, sochy faunů, fontány v grottách  a alegorické postavy Ročních období jsou dílem sochaře Michaela Mandíka. Bohatou štukovou výzdobu vytvořili štukatéři pod vedením Quirica Castelliho. Na zem byla položena kamínková mozaika.
Původní rozvržení pavilonu představovalo do všech stran otevřenou a volně průchozí stavbu, ve které se jako ve středobodu zahrady sbíhaly základní perspektivní pohledy. Na počátku 20. století za episkopátu arcibiskupa Theodora Kohna (1893–1904) byly v Rotundě provedeny četné stavební úpravy. Šest z osmi vstupů bylo zazděno, byl přistavěn vnější portikus, byly zrušeny vodní hříčky a fontány, došlo k plošné přemalbě původních nástěnných maleb.
Později bylo v Rotundě instalováno Foucaultovo kyvadlo, zařízení k demonstraci zemské rotace, pořízené z iniciativy kroměřížského gymnaziálního profesora, fyzika a astronoma Františka Nábělka.