O arquiteto inglês James Thomas Knowles (1806-1884), em colaboração com o filho (1831-1908), com o mesmo nome, delinearam o projeto de recuperação do edifício, introduzindo poucas alterações em termos planimétricos, provavelmente por intenção do proprietário em preservar a memória do local. No entanto, revestiram a construção pré-existente com uma “segunda pele” de um exotismo eclético, inspirado em diversos períodos e estilos, predominando as referências gótico-venezianas, árabes e hindus. O projeto onde consta terem sido investidos 600 contos de réis foi concretizado no terreno pelo construtor James Samuel Bennett, vindo expressamente de Inglaterra e que chegou a dirigir cerca de 2000 trabalhadores.
Palácio de Monserrate em construção durante a reformulação arquitetónica, 1863-1865