По поводу авторства архитектурного проекта обсерватории Брюса существуют разные точки зрения. Приписывают его известному архитектору П. М. Еропкину, вернувшемуся в 1724 году из Италии, где он обучался архитектуре во Флорентийской академии наук, называют имя итальянского зодчего Н. Микетти. Однако более вероятным, видимо, автором проекта этого здания следует считать самого Я. В. Брюса. И. Э. Грабарь в журнале «Старые годы» писал, что Яков Вилимович «…был очень сведущ в делах архитектуры. В его библиотеке много разных архитектурных увражей и очень возможно, что тот прелестный дом, который он выстроил себе в деревне, сочинен им самим».
Напомним, что до 1728 года действовал указ Петра I о запрете каменного строительства в связи с застройкой новой столицы. Поэтому на территории усадьбы Долгорукова каменных построек не было. Однако был главный усадебный дом, который оказался на перспективе север — юг в парке брюсовской усадьбы. Брюс селится в этом доме, строит на берегу Вори собственный кирпичный заводик и создает усадебный комплекс. Были выстроены обсерватория и химическая лаборатория, кордегардии, служебные и хозяйственные постройки. На плане усадьбы 1767 года, обнаруженном в архивах исследователем Г. В. Ровенским, можно увидеть десять зданий, среди которых были конные дворы и кладовые.
Так уж получилось, что Яков Вилимович после покупки усадьбы овдовел в 1728 году, поэтому никакого грандиозного строительства в усадьбе он не делал.
По описи 1825 года здесь было 21 каменное и 12 деревянных зданий. Это означает, что основное строительство комплекса происходило на территории усадьбы при Якове Александровиче Брюсе, вступившем во владение после смерти отца А. Р. Брюса в 1760 году.
В настоящее время уцелело восемь каменных построек XVIII века. Среди них — легендарная обсерватория. Это здание действительно совершенно необычно. Оно строилось с использованием различных архитектурных стилей, среди которых итальянское барокко и ранний классицизм (Палладио). Брюс, видимо, сам проектировал это здание, подчиняя строительство нуждам наблюдательной астрономии и нарушая привычные каноны архитектуры. Отсюда лоджии — открытые площадки, размещенные на перекрытиях первого этажа. Обсерватория имеет, по мнению архитекторов М. Г. Карповой и В. И. Якубени, два периода застройки. Первоначально — первый этаж с мезонином, возвышающимся на уровне второго этажа. Из мезонина был выход на лоджии. Затем боковые помещения на втором этаже, на месте двух из трех открытых площадок. Лоджия на северном парковом фасаде оставалась незастроенной до 1934 года, пока при создании на территории усадьбы Дома отдыха этот фасад не был перестроен. Уникальность этому зданию придают маски, сделанные техникой резьбы по камню. Они украшают наличники окон. На первом этаже по периметру здания этих масок 57, при этом двух одинаковых найти невозможно. Каждая является индивидуальной работой мастера. Маски эти всегда вызывали суеверный страх у местных жителей, считавших их колдовскими. Мнения об этих изображениях различны. Их называли карикатурами на вельмож того времени, масками скоморохов. Среди масок есть поющие, смеющиеся, показывающие языки. Есть даже маска, меняющая выражение лица. Словом, это совершенно уникальные изображения, тайна которых не разгадана по сей день.
Обсерватория при въезде фланкировалась двумя флигелями, один из которых, западный флигель парадного двора, использовался под кладовую. Во втором, расположенном в парке, размещалась химическая лаборатория Брюса. Симметричное расположение флигелей читается и сейчас, несмотря на то что подъездной дороги через пруд уже больше нет, а берег пруда, где проходила подъездная аллея, застроен современными постройками и сильно зарос деревьями и кустарником. На парадном дворе также сохранились южный и восточный флигели. Каждый из них выполнял функции кордегардий, в нем размещалась охрана усадьбы.
Сохранились в усадьбе и постройки на хозяйственном дворе. Бывшая конюшня, каменная оранжерея, складские помещения и мастерские в XIX веке были соединены в одно здание, составляющее в настоящее время основу хозяйственного двора усадьбы. На хозяйственном дворе также присутствует бывшая конюшня и двухэтажная оранжерея. Теперь все эти постройки используются в качестве лечебного и спального корпусов гастро-энтерологического санатория «Монино». В 1972 году на территории усадьбы была обнаружена минеральная вода, способствующая быстрому излечиванию от желудочно-кишечных заболеваний.