Кирилл Григорьевич Разумовский потратил много сил и средств на благоустройство своего имения, начались активные строительные работы. Был построен деревянный дворец с каменными флигелями, дворец был соединен с церковью галереей. Главный дом усадьбы представлял собой каре, его просторный внутренний двор располагался там, где сейчас находится сквер с памятником К. А. Тимирязеву. Также было отстроено множество хозяйственных построек, среди которых конюшенный и скотный дворы, оранжереи, был разбит большой парк с прудами, в парке установлены статуи, устроены беседки, мостики, зверинец с оленями, «птичий дом».
Усадьба Разумовского в конце XVIII века. Гравюра
Английский историк и педагог Уильям Кокс, путешествующий по России во времена правления Екатерины II, так описал свои впечатления от имения Разумовского: «Имение это походит скорее на город, чем на дачу, оно состоит из 40 или 50 домов разной величины, одни эти дома кирпичные, другие деревянные».
Строительство и благоустройство Петровско-Разумовского по проектам архитектора А. Ф. Кокоринова активно велось в 1750-е годы. Для работ в усадьбе привлекались крестьяне, привезенные для этого из малороссийских владений К. Г. Разумовского. К своим землякам последний гетман Украины Разумовский питал самые нежные чувства. Казимир Валишевский отмечал: «В подмосковном имении у него кормились всегда толпы малороссов, рылись пруды, главное, дававшие ему иллюзию далекой родины и доставлявшие случай вести длинные разговоры, в которых он вспоминал свой язык и годы детства».
В тот период был выкопан Большой Садовый (в настоящее время Академический) пруд. Были перестроены некоторые здания, среди которых «Лесной кабинет», (в настоящее время учебный корпус №13), ранее служивший парковым Эрмитажем или Манежем (точных сведений нет); «Ферма» (учебный корпус №13), бывшая ферма, выстроенная на голландский манер по проекту А. Ф. Кокоринова; бывший конный двор, где сейчас размещается Отдел озеленения и благоустройства Тимирязевской академии; бывшая оранжерея (17 старый учебный корпус), перестроенная в середине XIX века для учебных целей.
Дворец Разумовского. Архитектор А. Ф. Кокорин. 1752—1753. Фото 1852 года
В это же время на территории усадьбы, на месте которой позже построили здание 10 корпуса, были установлены бюсты римских императоров – как в подмосковном Архангельском. Однако до нашего времени бюсты не сохранились. Зато были установлены перенесенные из городской усадьбы Разумовских четыре аллегорические скульптуры «Времена года» – по образцу существовавших когда-то: Сатурн, Дионис, Деметра и Флора. Считается, что их отлили по проекту знаменитого архитектора Карла Растрелли. Скульптуры были отлиты в 1760 г. на заводе в городе Невьянске, (завод принадлежал промышленникам