Casa 1
Are axele rotite față de ale casei 2 în sens invers acelor de ceasornic cu 11 grade. Zidăria este exclusiv din bolovani de râu. Drept pardoseală a pivniţei este însuşi pietrişul natural, asa cum a rămas de la săpare. Interiorul este cu o tencuială de var și nisip, lăsată cu suprafaţa neregulată și gloduroasă, parcă ar fi fost întinsă cu mâna. Dimensiunile la exterior ale construcţiei sunt de circa 15,90×7,50 m și gârliciul de 8 m în afara conturului casei și lat de 3,40 m, zidăria de bolovani mici cu mortar de var. Grosimea zidurilor: cea 60 cm la pivniţa și 67 cm la gârlici. Se păstrează 3 rânduri de pietre, pe alocuri 4 rânduri.
Casa 2
Această casă se află La Sud de biserica domnească veche, la distanță foarte mică de aceasta din considerente de ordin defensiv, în sensul creerii unei alcătuiri de suprafaţă minimă, în vederea asigurării unor posibilităţi satisfăcătoare de apărare. Pentru acest motiv, al realizării unui complex posibil de aparat cu mijloacele pe care le avea domnul la îndemâna si care sa elimine in cea mai mare măsura locurile vulnerabile. Astfel, grupul casa-biserica a fost încins într-o centura de fortificaţie din zidărie de piatră. Prin acestea, trei construcţii distincte se îmbinau într-un tot, în care era realizat un circuit fluent al apărătorilor și condiţii optime pentru apărare, în care elementele fortificaţiei se sprijineau unul pe altul, asigurau cooperarea și se eliminau elementele inutile pentru apărare. Casa 2 este o clădire de plan aproape pătrat, cu beci, și măsurând la exterior 31,45 m pe direcţia N-S si 29,05 m pe direcţia E-V. Din ea se păstrează beciurile, cărora le lipsesc în parte bolţile. Se mai păstrează, în partea de sud, o mică parte din zidurile parterului. Beciurile ocupă toată suprafaţa construită la sol a clădirii. Beciurile sunt alcătuite din patru deschideri, din care cele două dinspre V sunt mai mari, iar cele dinspre E, mai mici.
Casa 3 – Casa Petru Cercel
Alipită feței de Sud a zidului se găseşte casa despre care se știe că a fost ridicată de Petru Cercel. Casa 3, constituind și o extindere a vechilor case domneşti, asigura, spații noi, corespunzătoare sub aspect arhitectural noilor timpuri. Casele vechi, construite cu circa 150 de ani mai devreme, aveau desigur un aer care nu convenea întru totul domnului de la 1583.
Deşi în arhitectura casei domneşti se întâlnesc unele idei noi, mai ales în compunerea planului şi decoraţia faţadelor — idei puse în legătură cu cerinţele unui mare feudal cunoscător al renaşterii târzii apusene — în realizarea acestei construcţii se face simţită din plin şi tradiţia locală, adusă de meşterii autohtoni ce au lucrat aici, după cum rezultă din spusele lui Franco Sivori.
Această casă domnească era compusă din pivniţe, parter şi etaj. Pivniţele, amplasate în axul clădirii, impresionează prin perfecţiunea realizării tehnice. Planul, având forma unui pătrat cu latura de 12 m, se compune din patru compartimente egale, dispuse în jurul unui pilon central de secţiune cruciformă, acoperite fiecare cu bolţi semi-cilindrice. Structura lor planimetrică anunţă tipul de beciuri larg răspândite în arhitectura brâncovenească, atunci când bolţile semicilindrice vor fi înlocuite cu calote sferice pe pandantivi. Intrarea în aceste pivniţe se făcea printr-un coridor subteran boltit, lung de cca. 25 m şi amplasat pe latura de vest. Distrus parţial, probabil cu prilejul evenimentelor din anul 1595, acest gârlici a fost desfiinţat şi înlocuit cu altul, perpendicular pe el şi paralel cu latura de vest a palatului.
Parterul, care adăpostea probabil cancelariile domneşti, este alcătuit simetric, de o parte şi alta a unui ax longitudinal, şi cuprinde zece încăperi: câte trei de fiecare parte a axului, trei la extremitatea nordică şi o încăpere mai mare, dispusă transversal, la extremitatea sudică.
Încăperea din urmă a fost împărţită la sfârşitul secolului al XVII-lea printr-un zid transversal în alte două încăperi.
La acest plan regulat se adaugă, pe latura de est, două corpuri anexe, adânci, care erau canale de scurgere pentru umblători, iar pe latura de vest alte două corpuri mai mici, de asemenea adânci, având probabil aceeaşi destinaţie.
Etajul, complet separat de parter, cuprindea apartamentele de locuit ale domnului şi ale familiei sale, fiind accesibil numai din exterior, printr-o scară aflată pe faţada de vest, ale cărei ziduri vor fi fost deasupra primului gârlici al pivniţelor.
În partea de sud se afla o încăpere mai mare care, judecând după dimensiuni, era sala unde se ţineau şedinţele sfatului domnesc. Călători sau slujbaşi străini aflaţi la curtea din Târgovişte, printre care Franco Sivori sau Paul din Alep, amintesc în relatările lor de o galerie suspendată, din lemn, care făcea legătura între casa domnească şi biserica alăturată. Această galerie era susţinuță de piloni din zidărie, ale căror fundaţii au fost descoperite chiar în faţa acestei încăperi.
Dar ceea ce constituia o notă caracteristică a casei înălţate de Petru Cercel era aspectul exteriorului. Dacă monumentele contemporane acestei clădiri aveau faţadele împărţite în fâşii alternative de cărămizi aparente şi tencuială, cu un soclu din lespezi de piatră, de asemenea aparent, la casa lui Petru Cercel faţa zidului este protejată în întregime de un strat din tencuială subţire, peste care era aplicată o zugrăveală roşie care imita procedeul aşezării cărămizilor în jurul unor panouri de tencuială.
În perioada domniei lui Matei Basarab, pe latura de răsărit a casei domneşti zidită de Petru Cercel, se construieşte un pridvor deschis către grădinile domneşti.