Дворецът на българските царе - добре укрепен самостоятелен архитектурен ансамбъл, е разположен на най-удобното място на хълма- равна тераса. Главният вход е от север. Площта му е 4872 кв. м. Укрепен е с дебела крепостна стена с пет бойни кули и два входа-официален от север и друг, от юг, водещ към стопанския сектор. Дворцовите постройки се оформят около обширен вътрешен двор.

Тронната зала и приемните помещения са разположени в западната половина на двора. От изток е жилищният блок и административното крило, а под тях - огромни изби, вкопани в земята. В югозападната част се намират кухненските помещения и трапезарията , а от северната-гвардейските казарми.

В средата на двора се издигала църквата "Св.Петка", в която са открити три гробници и фрагменти от саркофаг, в които са били погребани някои от търновските царе. Мощите на светицата, покровителка и пазителка на Търновград са били тук до падането на столицата в ръцете на османските завоеватели. Дворцовата църква е била богато украсена с разноцветни мозайки и стенописи. Водоснабдяването се е осигурявало чрез резервоар, захранван от подземен извор. При проучванията на двореца са установени три строителни периода: първи- вероятно резиденция на византийския управител / края на ХІ или началото на ХІІ ., втори- при царуването на цар Иван Асен ІІ /1218-1241/ и трети- при цар Иван Александър /1331-1371/ е построена нова тронна зала и са взети мерки за допълнително укрепване на двореца.

При падането на Търново в ръцете на османските завоеватели дворецът е бил разрушен. Днес са възстановени основите на сградите и северната фасада, където е бил главния вход.