Josep Domènech i Estapà i Enric Sagnier i Villavecchia colaboraron en la construcción del Palacio de Justicia, obra iniciada en 1887 y que, a pesar de ser ya coronada en 1898, no se inauguró hasta 1908.
De planta rectangular, la estructura en alzado del edificio comprende semisótano, tres plantas y cubierta a doble vertiente. Este edificio de estilo ecléctico y de marcado carácter monumental se estructura en dos cuerpos rectangulares flanqueados por torres angulares y con dos patios interiores cada uno, unidos por un cuerpo central que contiene el vestíbulo de acceso y la sala de plenos de la Audiencia. Se trata de un edificio de carácter grandilocuente, con una disposición marcadamente simétrica, con una fachada de 106 metros y un fondo de 67 metros y que dialoga perfectamente con el Paseo de Lluís Companys, que le hace de vestíbulo.
Las fachadas destacan por la riqueza volumétrica y ornamental y su configuración material, ya que están íntegramente realizadas en piedra de Montjuïc. El semisótano se abre a la calle por medio de ventanas enmarcadas con grandes sillares almohadillados que destacan por encima de un muro liso que configura el basamento del edificio. Sobre este basamento se abren los ventanales de la planta baja, enmarcados con montantes moldurados y dinteles esculpidos con flores y escudos que presentan las cuatro barras y la cruz de Sant Jordi. La primera planta presenta balcones con antepecho y barandillas de piedra en forma de ramos de flores y un parteluz en forma de columna jónica que sostiene el dintel que presenta unos dragones alados. La segunda planta se abre por medio de ventanas cuadrangulares con un robusto parteluz y dinteles y jambas moldurados.
A los ángulos de los dos cuerpos principales, la primera planta presenta balcones con antepecho de mayores dimensiones sostenidos por dos parteluces y las sobrepuertas adornadas con relieves escultóricos. Estos relieves (un total de 22) representan grandes hechos históricos relacionados con la justicia y fueron realizados por Josep Llimona i Bruguera, Torquat Tasso i Nadal, Josep Reynés, Antoni Vilanova i March, Manel Fuxà i Leal y Pere Carbonell i Huguet, junto con Rafael Atché i Ferré. Sobre estos relieves hay unos grandes arcos peraltados que contienen grandes óculos adornados con tracerías y que acogen los escudos de las cuatro provincias de Cataluña. Coronando estos ángulos hay un total de ocho torres adornadas con tracerías ciegas de estilo gótico, con columnas exentas y dragones en las esquinas y rematadas por una cubierta abombada de tejas de cerámica vidriada negra, coronada de volutas y pararrayos de hierro forjado, de inspiración vegetal.
La fachada principal presenta un coronamiento profusamente ornamentado, ya que el espacio entre ventanas acoge un total de 48 esculturas exentas que configuran una galería de importantes jurisconsultos de la historia. Además, la cornisa de esta fachada se presenta rota por una serie de falsas lucernas que dan ritmo a la cubierta. El cuerpo central, que se presenta reculado, contiene tres puertas de acceso: dos puertas laterales de menores dimensiones que la principal, todas cerradas con rejas de hierro forjado. La puerta principal, que conduce directamente al vestíbulo, se encuentra alzada por una escalinata y enmarcada por un gran arco peraltado que reposa sobre dos parejas de columnas jónicas. Este arco presenta unas dovelas adornadas con relieves vegetales y la inscripción «Palacio de Justicia», y acoge un frontón circular con el escudo constitucional de España. Este pórtico queda rematado por un gran arco escarzano con acroterios en forma de dragones y coronado por un grupo escultórico de Agustí Querol que representa Moisés con las tablas de las leyes.
Este mismo cuerpo central destaca, en su fachada posterior, por la presencia del ábside de la antigua capilla de palacio, actual sala de la audiencia. Este ábside presenta forma semicircular y está perforado por grandes ventanales verticales y rosetones. Está cubierto por una media cúpula de piedra que sirve de basamento al lucernario que da luz al interior, consistente en un templete circular sostenido por parejas de columnas corintias.
A cada lado, alrededor de las galerías que rodean los patios interiores rectangulares, se disponen las diversas dependencias de los juzgados y sus espacios de administración.
