Inmitten der Zitadelle stand - mit 73 m Seitenlänge - das vierflügelige, herzogliche Residenzschloss. Nach den Kriegszerstörungen wurde erst 1970 das Schulgebäude des Gymnasiums auf dessen erhaltenem Kellergeschoß mit seinen sehr eindrucksvollen Tonnengewölben errichtet (bei Führungen teilweise zugänglich). Annähernd historisch getreu restauriert sind die Fassaden des - auf den ersten Blick völlig symmetrisch wirkenden - Ostflügels und der architekturhistorisch besonders wertvollen Schlosskapelle sowie des Nordflügels bis zum originalen, schon manieristische Elemente enthaltenden Renaissanceportal (Nordportal) zum Schlosshof.
Die Architektur des herzoglischen Schlosses im Stil der italienischen Hochrenaissance erläutert auch die Power-Point-Präsentaion "Das 'italienische' Jülich" von Förderverein und Jülicher Geschichtsverein 1923 e.V. als Video.
Das Schloss stand mit seinem Ziegelmauerwerk in der Tradition niederländisch-niederrheinischer Bauweise des 16. Jahrhunderts; durch „italienischen" Bauschmuck hob Alessandro Pasqualini den „piano nobile", das repräsentative Obergeschoß, und die Schlosskapelle hervor. Die Schlossanlage hat 1944 schwere Kriegsschäden erlitten, aber auch schon vorher starke Veränderungen durch Nutzung als Kaserne (etwa ab 1610) erfahren. So verschwand schon früh die in den Resten der Konsolen, Gesimse und insbesondere der Portalrahmung des Tortunnels noch nachvollziehbare, zweigeschossige Arkadenanlage rund um den Innenhof des Schlosses. Sie erschloss ursprünglich auch die renaissancezeitlichen Treppenhäuser und das Obergeschoß der Schlossflügel. Ein Brand 1768 machte die Erneuerung der Westfassade der Kapelle (Rokoko) notwendig, an die das doppelte Chronogramm am volutengeschmückten Giebel erinnert.