乾隆十二年（1747年）开始欧式园林建筑筹划，至二十四年（1759年）基本建成。由西方传教土郎世宁、蒋友仁、王致诚等设计指导，中国匠师建造。建筑形式是欧洲文艺复兴后期“巴洛克”风格，造园形式为“勒诺特”风格。但在造园和建筑装饰方面也吸取了我国不少传统手法。
西洋楼的主体，其实就是人工喷泉，时称“水法”。特点是数量多、气势大、构思奇恃。主要形成谐奇趣、海晏堂和大水法三处大型喷泉群，颇具殊趣。
谐奇趣：是乾隆十六年秋建成的第一座建筑，主体为三层，楼南有一大型海堂式喷水池，设有铜鹅、铜羊和西洋翻尾石鱼组成的喷泉。楼左右两侧，从曲廊伸出八角楼厅，是演奏中西音乐的地方。
海晏堂：是西洋楼最大的宫殿。主建筑正门向西，阶前有大型水池，池左右呈八字形排引有十二只兽面人身铜像（鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪，正是我国的十二个属相），每昼夜依次辍流喷水，各一时辰（2小时），正午时刻，十二生肖一齐喷水，俗称“水力钟”。这种用十二生肖铜像代替西方裸体雕像的精心设计，实在是洋为中用，中西结合的一件杰作。本来是以欧洲风格的裸体女人像，但乾隆觉得裸体女人不和中国的风俗就改为十二生肖，用青铜制造。
大水法：是西洋楼最壮观的喷泉。建筑造形为石龛式，酷似门洞。下边有一大型狮子头喷水，形成七层水帘。前下方为椭圆菊花式喷水池，池中心有一只铜梅花鹿，从鹿角喷水八道；两佣有十只铜狗，从口中喷出水柱，直射鹿身，溅起层层浪花。俗称“猎狗逐鹿”。大水法的左右前方，各有一座巨大的喷水塔，塔为方形，十三层，顶端喷出水柱，塔四周有八十八根铜管于，也都一齐喷水。当年，皇帝是坐在对面的观水法，观赏这一组喷泉的，英国使臣马戛尔尼、荷兰使臣得胜等，都曾在这里“瞻仰”过水法奇观。据说这处喷泉若全部开放，有如山洪爆发，声闻里许，在近处谈话须打手势，其壮观程度可想而知。
万花阵，是仿照欧洲的迷宫而建的花园。它的主要特点是：用四尺高的字图案的雕花砖墙，分隔成若干道迷阵，因而称作“万花阵”。盛时，每当中秋之夜，清帝坐在阵中心的圆亭里，宫女们手持黄色彩绸扎成的莲花灯，寻径飞跑，先到者便可领到皇帝的赏物。所以也叫黄花阵或黄花灯。虽然从入口到中心亭的直径距离不过30余米，但因为此阵易进难出，容易走入死胡同，清帝坐在高处，四望莲花灯东流西奔，引为乐事。
西洋楼景区，整个占地面积不起过圆明三园总占地面积的五十分之一，只是一个很小的局部而已。但它却是我国成片仿建欧式园林的一次成功尝试。这在我国园林史上，在东西方园林交流史上，都占有重要地位。它的兴建，曾在欧洲引起强烈反响。一位目睹过它的西欧传教土赞誉西洋楼：集美景佳趣于一处，凡人们所能幻想到的、宏伟而奇特的喷泉应有尽有，其中最大者，可以与凡尔赛宫及圣克劳教堂的喷泉并驾齐驱。这位传教士的结论是：圆明园者，中国之凡尔赛宫也。
西洋楼内的装饰
作为园林，西洋楼内除了主体建筑外，还有大量的装饰物，这些装饰物从细微处反映了中国元素，无论是室外装饰还是室内陈设都透露出中国文化的影子。一个最典型的例子就是，黄花阵迷宫，迷宫矮墙是砖制的而非西方庭院常用的绿篱迷宫，只是在迷宫四角种植了龙爪槐，在矮墙上种了绿植而已。可见对于西方园林装饰，中国皇帝并非照搬，而是融入了个人观念。
据说，起初在设计西洋楼时，传教士按照西方常理设有裸体人物雕像，但是被乾隆皇帝否定。在中国人的观念中，衣裳表现的是文化，赤身露体则是非文化、无文化的样态。赤身跣足肉袒以见人，若非羞辱自己便是羞辱他人。并且，在中国也很少有塑人形以用于装饰或者欣赏的情况，中国传统文化中认为应重心而不是重形，形体并非审美对象，这与西方文化有很大差别。所以，西洋楼虽是一座以欧式建筑风格为主的园林，但庭间大多数装饰物都是中式风格的，以动物为主，少有人物造型出现。