В 1904 году, после обследования Большого дворца, решено было снести его до основания и на его месте построить совершенно новый. Проектирование и постройка дворца были поручены архитектору Н. П. Краснову.

Н. П. Краснов стремился органично вписать новое здание в разросшийся парк, чтобы все его части были доступны воздуху и солнцу, и, наконец, чтобы он органично слился с природой, морем...

Дворец предназначался для отдыха, но комфортность жилых помещений должна была соединиться с монументальностью дворцовой постройки. Все это и продиктовало выбор архитектурного стиля. Сам Н. П. Краснов так говорил о своем творении: "... проектирован и выполнен в стиле итальянского Ренессанса из штучного инкерманского камня, со всеми орнаментальными частями, высеченными из того же камня. Здание дворца имеет 116 отдельных помещений, один Большой внутренний двор и три малых световых двора".

Большие окна, открытые террасы и галереи, балконы, эркер, башни характерны для стиля эпохи Возрождения, хотя объемы здания, его составляющие части не свойственны итальянским дворцам, а скорее характерны для модного в конце XIX века стиля "модерн".

На Н. П. Краснова были возложены не только обязанности проектанта, но и организатора и руководителя всех строительных работ. Официальная закладка нового дворца состоялась 23 апреля 1910 года, в день тезоименитства Императрицы Александры Федоровны. Все строительные работы в соответствии со специальной инструкцией были завершены за 17 месяцев - 14 сентября 1911 года.

О своих первых впечатлениях Николай II сообщает матери, вдовствующей Императрице Марии Федоровне: "Мы не находим слов, чтобы выразить нашу радость и удовольствие иметь такой дом, выстроенный именно так, как хотели. Архитектор Краснов удивительный молодец - подумай 16 месяцев он построил дворец, большой Свитский дом и новую кухню. Кроме того он прекрасно устроил и украсил сад со всех сторон новых построек вместе с нашим отличным садовником, так что эта часть Ливадии очень выиграла. Виды отовсюду такие красивые, особенно на Ялту и на море. В помещениях столько света, а ты помнишь, как было темно в старом доме... "

Дворец строился для отдыха, поэтому официальных, парадных залов всего пять, они в основном сохранили свою первоначальную отделку. С парадными залами дворца связана память о работе Крымской (Ялтинской) конференции руководителей трех союзных держав антигитлеровской коалиции - СССР, США и Великобритании. Встреча проходила в Ливадийском дворце с 4 по 11 февраля 1945 года. В Белом парадном зале, где прошли 8 пленарных заседаний, воссоздана обстановка февральских дней 1945 года: круглый стол, стулья, большие кресла для И. В. Сталина, Ф. Рузвельта, У. Черчилля.

Крымская конференция состоялась на завершающем этапе второй мировой войны. Здесь были согласованы совместные действия союзных держав, их отношение к Германии после ее капитуляции. Участники конференции наметили основные принципы общей политики по послевоенному устройству мира и приняли "Декларацию об освобожденной Европе", которая провозгласила, что установление порядка в Европе должно быть достигнуто таким путем, который позволит освобожденным народам "уничтожить следы нацизма и фашизма и создать демократические учреждения по их собственному выбору".

Вопросы обеспечения длительного и прочного мира стояли в центре внимания участников конференции. Здесь, в Ливадии, было принято решение о созыве 25 апреля 1945 года учредительной конференции объединенных наций в Сан-Франциско, которая подготовит текст Устава этой организации. Была достигнута договоренность о поддержке на этой конференции делегациями союзников предложения о приглашении Украинской ССР и Белорусской ССР участвовать в ООН в качестве первоначальных членов-учредителей.

В дни работы конференции Ливадийский дворец был резиденцией делегации США. Парадные залы дворца - бывшая "Царская ожидательная" и "Парадный кабинет" - были предоставлены главе делегации Ф. Рузвельту. Интерьер и обстановка апартаментов были отделаны в соответствии со вкусами американского президента. Рузвельту очень нравилось в Ливадии, он отлично себя чувствовал и в одной из бесед с И. В. Сталиным выразил шутливое пожелание приобрести Ливадию. 4 февраля президент дал обед для И. В. Сталина и У. Черчилля, готовили его филиппинские повара, но из русских продуктов: икра, осетрина, говядина с макаронами, торт, а кроме чая и кофе - водка и пять сортов вина.

Для отдыха участников конференции служили бывшая "Английская бильярдная" и "Диванная". В "Английской бильярдной" воссоздана обстановка периода работы конференции: длинный стол, за которым 11 февраля 1945 года во время официального завтрака руководители делегаций - И. В. Сталин, Ф. Рузвельт и У. Черчилль подписали текст коммюнике "Единство в организации мира, как и в ведении войны". Торжественная церемония подписания документов завершилась фотографированием в Итальянском дворике. Был запечатлен исторический момент встречи "Большой тройки" в Крыму.