Lo stupendo edificio barocco venne profondamente trasformato in forme neoclassiche tra la fine del Settecento e l'inizio dell'Ottocento dall'architetto  Simone Cantoni.

Dello schema precedente la villa ha mantenuto l'ampia corte anteriore ad U, chiusa verso la piazza di Oreno da un ingresso monumentale del 1806.

Il  corpo centrale fu modificato dal Cantoni in un blocco compatto e alla facciata verso l'ingresso, sobria e liscia, fu sovrapposto, nella zona centrale, una specie di pronao poco sporgente, a tre ordini sovrapposti. La facciata è chiusa in alto da un timpano, con bassorilievi e orologio.  

L'interno della villa venne anch'esso trasformato dal Cantoni in modo sostanziale, creando uno scalone a doppia rampa e nuovi ampi saloni neoclassici, riccamente decorati e arredati nello stesso stile, particolarmente armoniosi nella loro sobria fastosità. Delle sale preesistenti sono stati preservati dagli interventi solo alcuni ambienti, tra cui la sala di Alessandro Magno, nella quale si trovano episodi della vita del condottiero, tratti da Plutarco. Nella volta sono presenti nicchie e architetture dipinte con figure allegoriche: il Perdono e l'Amor patrio, l'Abbondanza, la Vittoria e la Fortezza d'animo e di corpo; il ciclo di affreschi fu realizzato nel terzo decennio del XVII secolo.
Il grandioso parco alle spalle della villa era in origine alla francese, con statue e fontana, e con un lungo viale alberato. Sottoposto anch'esso agli interventi di rifacimento neoclassico all'inizio dell'Ottocento, il giardino venne ampliato e trasformato, conformandosi alla nascente moda dei parchi all'inglese.

La costruzione più suggestiva all'interno del parco è il barocco Ninfeo del Nettuno, elogiato dal Montesquieu che lo visitò nel suo viaggio del 1728. Si tratta di un edificio a due piani, con un belvedere a terrazza, cui si accede dalle scale a chiocciola contenute nelle torrette laterali; poco più sotto, distese sul cornicione, sono poste statue con figure allegoriche. La fontana, che si staglia contro la facciata curvilinea, vede la statua di Nettuno, armato di tridente, che si erge in piedi sopra un grosso delfino, dalla cui bocca sgorga l'acqua.

Per la sua imponenza che domina la piazza centrale di Oreno e per l'immenso parco alle sue spalle, la Villa Gallarati Scotti è uno dei migliori esempi di dimora signorile lombarda.