В 1830-х годах Ялту, Симферополь и Севастополь соединило шоссе, обусловившее резкий подъем цен на близлежащие земли. Ревелиоти не замедлил воспользоваться ситуацией, продав Ливадию польскому аристократу Льву Потоцкому. Дворец нового владельца возводился по проекту ялтинского архитектора К. И. Эшлимана. В комплекс вошли два господских дома, церковь, флигеля и хозяйственные помещения. Будучи большим поклонником античного искусства, граф Потоцкий собирал старинные предметы, порой приобретая их в обход закона. Например, бесценный мраморный саркофаг был куплен в Помпее, распилен на куски и тайно вывезен в Россию. В графские времена фонтан перед южным фасадом украшала античная статуя с фигурой лежащей нимфы и аллегорическим изображением Гименея. К сожалению, она не сохранилась до наших дней.
В 1937 году трудом садовников Кебаха и Делингера к имевшимся строениям присоединился парк с магнолиями, лаврами, миртами, кедрами, пиниями и крымскими соснами. Более 40 десятин земли заняли декоративные и садовые субтропические растения, посаженные на открытом воздухе и в оранжереях. Для хозяйственных нужд провели водопровод, а для души установили фонтаны и статуи итальянских мастеров. Позже 19 десятин пустоши занял виноградник; началось производство вин, хранившихся в прекрасно оборудованных подвалах. Из архивов Потоцкого известно, что в 1853 году выход готовой продукции составлял 4 тысячи ведер вина.
Расцвет Ливадии начался в 1860 году, после того как местность перешла в управление Удельного ведомства дома Романовых. Формально усадьбой владела супруга Александра II, императрица Мария Александровна. К тому времени в поселке насчитывалось 30 дворов, где проживало 140 человек. Поместье перестраивалось по проекту придворного зодчего Ипполита Монигетти. На месте обветшалого дома Потоцкого появились бассейны, оранжереи, конюшни, каретный сарай и свитский корпус, эффектно обращенный к морю. Два благоустроенных дворца предназначались для государей (Большой) и наследника Александра (Малый). К южному фасаду главного корпуса примкнула широкая терраса, сплошь увитая виноградными лозами. На одной из ее стен сохранились живописная карта Крыма и макет усадьбы, выполненный И. К. Айвазовским. Татарско-мавританская архитектура Малого дворца повторяла стиль бахчисарайских построек ханской эпохи.
Значительные изменения претерпела центральная часть парка, украшенная декоративными экзотическими растениями, которые постоянно доставлялись из-за границы. На сегодняшний день от тех построек остались только некоторые службы и дворцовая церковь. При Александре III никаких работ по благоустройству не проводилось, но царские владения неуклонно расширялись за счет приобретения окрестных земель. К началу царствования Николая II территория летней резиденции в Ливадии достигла 350 десятин.
Завершающий этап развития ливадийского комплекса относится к 1909 году, когда было принято решение о сносе полуразвалившегося Большого дворца. Разработкой проекта и организацией строительных работ вновь занялся ялтинский зодчий.
Ко времени получения царского заказа выпускник Петербургской академии художеств Н. П. Краснов успел обрести известность, построив несколько оригинальных зданий в Ялте. Самой ранней его работой была помощь в постройке христианской церкви в псевдорусском стиле. Воплощением собственного проекта стал мавританский дворец Дюльбер в Мисхоре. Готические фантазии выразились в архитектуре католического храма. Форма небольшого дворца-шале в имении Харакс повторяла традиции швейцарского сельского строительства. В дальнейшем Краснов успешно применял смешение различных стилей, проявляя тонкий вкус, весьма редкий в эклектичных работах той эпохи. В 1913 году ялтинский зодчий получил звание академика архитектуры, в чем немалую роль сыграл удачный проект ливадийского дворца.
Крымская резиденция последнего русского императора создавалась быстро и с большим размахом. Семнадцать месяцев более двух тысяч строителей трудились круглые сутки, работая ночью при свете факелов. Одновременно с возведением корпусов благоустраивалась территория: прокладывались дороги, проводились коммуникации, в том числе дренажная система в виде сети водосборных коллекторов. Сообразно новейшей методике опорой фундаменту послужила железобетонная подушка, которую укладывали на сваи. Для защиты от выветривания наружную поверхность каменных стен покрывали кеслерским флюатом. Отдельные детали внутреннего декора создавались в московских мастерских и доставлялись на место в готовом виде.