En 1893 Daniel Zuloaga Boneta (Madrid 1852-Segovia 1921) recibe el encargo de la decoración integral de las fachadas. Daniel Zuloaga procede de una familia de artistas, cuatro de los nueve hermanos Zuloaga se dedicaron a las artes decorativas, Guillermo, Daniel y Germán se orientaron hacia la cerámica y fueron aprendices en Sèvres, Francia. El pintor Ignacio Zuloaga fue sobrino suyo. Cuando Velázquez le encomienda realizar la fachada del palacio, Daniel da clases en la Escuela de Artes y Oficios. Para conseguir calidad técnica en este trabajo, Daniel Zuloaga se incorpora a la Fábrica de Loza que la familia Vargas tiene en Segovia, trabajando allí entre 1893 y 1906. La mayoría de bajorrelieves y piezas ornamentales fueron realizados en estos hornos. En la fachada se pueden distinguir dos clases de cerámicas.
En el interior, bóveda pintada por Alejandro Ferrant y Fischermans (Madrid 1843-1917) y lunetos realizados por Manuel Domínguez (Madrid 1839-1906), pintores que ya habían trabajado juntos en los frescos de la capilla mayor de San Francisco el Grande y en el Palacio de Murga. Decoraciones escultóricas de Angel García. Ferrant pintó a España, simbolizada por una mujer, a derecha e izquierda de la figura central aparecen las artes y las ciencias.
Alejandro Ferrant, huérfano desde niño, se formó tutelado por su tío, el pintor Luis Ferrant, académico de San Fernando. Obtuvo varios premios y entre sus obras se encuentran El entierro de San Sebastián, pintado en Roma, en donde estuvo pensionado y residió durante cuatro años, Los santos titulares de la Casa Real, para la Casa Real, un retrato de San Isidro y otro de Santiago. Fue conocido por sus pinturas religiosas, es el autor de el Salón de la Audiencia, en Barcelona; el fresco de la alegoría de la ciudad de Zaragoza en el Casino Municipal de esta ciudad y los techos de la Quinta del conde de San Diego en Cabezón de la Sal (Cantabria).
Manuel Domínguez (1839-1906) estudió en la Academia de Bellas Artes de San Fernando y obtuvo en pensionado en Roma en 1864. Su primer premio lo obtuvo en 1860 con el cuadro de historia Doña María Pacheco logrando salir, disfrazada, de Toledo. Pintó los techos del Palacio de Anglada (1880), del Palacio de Linares (1880) y del Palacio de Santoña, sede de la Cámara Oficial de Industria, en Madrid.
Ferrant y Domínguez recibieron el encargo de la decoración de la bóveda de Ricardo Velázquez en 1896; fue terminada en 1897. Los dos artistas trabajaron juntos y se repartieron a partes iguales los ingresos: 68.000 pesetas fue el importe de su trabajo.
El hierro utilizado en los patios de luces se fundió en los Altos Hornos de Vizcaya.
Juan Comba García (Jerez de la Frontera 1852-1924) y Manuel Domínguez pintaron en el techo del despacho principal del Palacio figuras alegóricas de Fomento para el entonces Ministro de Agricultura, Industria, Comercio y Obras Públicas. Juan Comba, discípulo de Eduardo Rosales Gallinas (Madrid 1836-1873), estudió en la Escuela de Bellas Artes de San Fernando y estuvo pensionado, desde 1860, en Austria, Francia e Inglaterra.
