CASINA DELLE CIVETTE
Il primo nucleo della Casina, un rustico chalet dai rozzi paramenti in tufo, risale al 1840, su progetto del noto architetto veneto G. Jappelli, per volere di Alessandro Torlonia. Tra il 1908 ed il 1914 Giovanni Torlonia jr., nipote di Alessandro, fece ampliare e trasformare l'edificio, in forme medievaleggianti, prima dall'architetto E. Gennari e poi da V. Venuti. Nel 1917-20 l'abitazione subì un'ultima trasformazione, su progetto dell'architetto V. Fasolo, che conferì al complesso quell'aspetto tipicamente liberty che ancora oggi lo caratterizza. La Casina delle Civette ospita il Museo della Vetrata Artistica e la Biblioteca delle Arti Applicate.

CASINO DEI PRINCIPI
Tra il 1835 e il 1840, per volere di Alessandro Torlonia, Giovan Battista Caretti ristrutturò l'edificio conferendogli un aspetto neocinquecentesco, ricco di decorazioni esterne e interne.
Il Casino fu usato dal principe Alessandro Torlonia, nel corso dei fastosi eventi mondani organizzati nella Villa,come dipendenza del Palazzo principale, al quale era collegato da una galleria sotterranea
Il Casino dei Principi è oggi sede dell' archivio della Scuola Romana.

CASINO NOBILE
Il Palazzo che si vede oggi è il risultato di tre grossi interventi: il primo risale al tempo del cardinale Bendetto Pamphilj che, intorno al 1673, fece costruire a Carlo Fontana un residenza di un certo conforto; il secondo risale al tempo di Giovanni Torlonia che nel 1802 chiese a Giuseppe Valadier di convertire l'edificio padronale dei Pamphilj in un elegante Palazzo; il terzo risale ad Alessandro Torlonia che nel 1832 incaricò Giovan Battista Caretti di ampliare e ristrutturare l'intero edificio.
L'interno è completamente decorato con pitture a tempera e a fresco, stucchi, marmi e mosaici eseguiti dai maggiori artisti dell'Ottocento tra i quali Antonio Canova, Francesco Coghetti, Bertel Thorwaldsen e lo stesso Caretti. Il palazzo è stato interamente restaurato nel 2005 - 2006.
Il Casino Nobile è sede del Museo della Villa e delle opere della collezione della Scuola Romana.

TEATRO
La costruzione del Teatro venne affidata nel 1840 da Alessandro Torlonia all'architetto Quintiliano Raimondi che nella progettazione dell'edificio sfruttò la pendenza del terreno collocando la facciata principale del teatro verso sud, configurata come un ampio portico ad esedra scandito da nicchie con statue e chiuso da vetrate sotto le quali è organizzata una serra.
Ricchissimo è l'apparato decorativo degli interni, realizzato con pitture ad olio e a tempera su muro, sculture in gesso, mosaici pavimentali e stucchi.
Spiccano le decorazioni dei due appartamenti laterali opera di Costantino Brumidi (1844-45) e le sculture di un folto gruppo di allievi di Bertel Thorwaldsen.
Le decorazioni furono terminate solo nel 1874 e le rappresentazioni teatrali note furono pochissime, di cui l'ultima nel 1905. Il Teatro, riaperto al pubblico il 7 dicembre 2013 dopo un completo restauro, è tornato ad ospitare spettacoli teatrali, convegni, mostre, eventi culturali e visite guidate.

SCUDERIE VECCHIE
Realizzate tra la fine del 1805 e il 1806 da Giuseppe Valadier quale prospetto ad uno dei principali viali della Villa, vennero completamente trasformate qualche anno dopo da Giovan Battista Caretti, che sulle strutture precedenti costruì un edificio a due piani ornato con elementi neogotici. Le scuderie ospitavano, oltre al ricovero per i cavalli, anche gli alloggi per i cocchieri e i giardinieri. Con le demolizioni attuate dopo il 1948 furono ridotte a poco più di un rudere. Nella parte restaurata delle scuderie è ospitata la Biblioteca dell'Accademia delle Scienze.

SERRA, GROTTA E LA TORRE MORESCA
La Serra, la Grotta e la Torre Moresca, costruite tra il 1839 e 1840 su progetto di Giuseppe Jappelli, sono state ideate in un progetto unitario che guarda alle pittoresche progettazioni dei giardini all'inglese ma anche a citazioni "ariostesche". La Serra Moresca venne realizzata ad imitazione degli elementi architettonici delle moschee di Cordova e dell'Alhambra di Granada. Le decorazioni furono realizzate dal pittore Giacomo Caneva, che si ispirò al libro di James Canavah Murphy, The Arabian Antiquities of Spain.
La Grotta, edificata a ridosso della Serra Moresca, è stata in gran parte demolita nel 1908. All'interno si trovavano due piccoli laghi, stalattiti e stalagmiti artificiali ricoperte di muschi e altre piante si appoggiavano alle pareti. L'ampiezza del luogo era tale che era possibile girare al suo interno anche in carrozza.
La Torre Moresca è addossata alla struttura della Serra. L'accesso era dalla Grotta, percorrendo una grande scala elicoidale che immetteva in tre piccoli ambienti scalati su tre piani: uno stanzino al primo piano, una cucina al secondo e una piccola e raffinatissima sala da pranzo al terzo con ricchissime decorazioni moresche. Nel 2013 la Serra e la Torre sono state interamente restaurate e dall'8 dicembre 2021 aperte al pubblico.

VILLINO MEDIOEVALE E LIMONAIA
La Limonaia venne commissionata da Alessandro Torlonia all'architetto Quintiliano Raimondi intorno al 1840 come edificio preposto al ricovero degli agrumi e come serra di fiori.
Nel 1906 la facciata ovest della Limonaia venne inglobata nella nuova costruzione del Villino Medievale, progettato dall'Architetto Enrico Gennari e concepito come edificio di residenza di Giulio Borghese Torlonia, marito dell'unica figlia di Alessandro. Il villino, di grandi dimensioni, non conserva sale particolarmente decorate tranne una al primo piano con gli stemmi della città e dei suoi rioni.
Di un certo interesse è anche la scalea di raccordo tra l'edificio della Limonaia e il Villino Medievale abbellito da una fontana rustica. L'edificio ospita una ludoteca e una caffetteria.

VILLINO ROSSO
Situato all'angolo tra via Siracusa e via Spallanzani, fu probabilmente realizzato nel 1920 come residenza dell'amministratore dei Torlonia e prende il nome dal suo colore. I prospetti esterni sono decorati, secondo lo stile eclettico di quegli anni, con colonnine, archetti e bugnati di stile neo medioevale e neorinascimentale. Attualmente è sede dell' Accademia delle Scienze detta dei XL.

IL BUNKER E I RIFUGI ANTIAEREO
Il bunker antiaereo più importante d’Italia fu realizzato tra il 1942 e il 1943 per proteggere Benito Mussolini e la sua famiglia nella residenza privata di Villa Torlonia a Roma,  dove esistevano già il Rifugio nella sala centrale del piano seminterrato del Casino Nobile e il Rifugio cantina  attrezzato intorno alla metà del 1940. Fu la paura generata dai bombardamenti aerei degli Alleati, sempre più frequenti e sempre più minacciosi, a spingere Mussolini a far costruire un bunker “a prova di bomba” che fosse più sicuro rispetto ai due rifugi già predisposti, ricavati adattando i locali della cantina della famiglia Torlonia (sotto il “laghetto del Fucino” vicino al Teatro) e della sala centrale nel piano seminterrato del Casino Nobile.               

Il rifugio cantina
 Il primo ambiente adibito a rifugio fu quello della cantina posta sotto il laghetto del Fucino, attrezzato intorno alla metà del 1940 e utilizzato sino alla fine di quello stesso anno. 
 Il rifugio fu dotato di doppie porte blindate e di un sistema antigas di filtraggio e rigenerazione dell’aria che veniva azionato a manovella. L’illuminazione era a batteria e c’erano un gabinetto, un telefono con linea diretta ad uso di Mussolini, pronto soccorso e una rete con materasso.             

Il rifugio del Casino Nobile
Scomodità e difetti del rifugio-cantina convinsero Mussolini della necessità di far attrezzare un secondo rifugio, più funzionale e interno all’edificio del Casino Nobile. Fu quindi realizzato, nel 1941, il rifugio nella sala centrale del piano seminterrato del Casino Nobile, che venne utilizzato anche nel 1942 e 1943.
I locali furono rinforzati con uno spessore di 120 centimetri di cemento armato e dotati di un sistema di depurazione e ricambio dell’aria. 

Il bunker
La struttura blindata del bunker, costruita ex novo, fu scavata ad una profondità di 6 metri e mezzo sotto il piazzale antistante il Casino Nobile; ha una planimetria a forma di croce e gallerie a sezione circolare protette da una copertura in cemento armato spessa 4 metri. Il bunker, la cui costruzione iniziò a fine 1942, rimase incompiuto poiché quando Mussolini fu destituito e arrestato (il 25 luglio del 1943) i lavori di rifinitura non erano terminati. Mancavano le porte blindate, la copertura esterna del pozzo e le dotazioni tecnologiche (come il sistema di aerazione). I ritardi furono determinati dalle difficoltà incontrate nello scavo: il terreno vicino al palazzo si rivelò di scarsa consistenza e ciò comportò la necessità di realizzare le fondamenta ad una profondità doppia rispetto al previsto. Se fosse stato completato, sarebbe stato il bunker italiano con il più alto grado di resistenza dedicato alla protezione di una singola personalità.