Pour comprendre historiquement le Palais-de-Justice, il faut diviser son ensemble en trois parties. La première comprend l’aile gauche ou occidentale, c'est la plus ancienne ; elle date de 1499, et a été bâtie par Roger Ango. Le centre du palais avec la tourelle forme la seconde. Elle se subdivise elle-même en deux parties : à l’ouest, les bâtiments de l’Échiquier, qui datent également de 1499 ; à l’est, le palais royal, élevé quelques années plus tard, par l’ordre de Louis XII, sur les plans de Rouland Leroux. La troisième est l’aile gauche ou orientale ; elle a été construite en 1843, par M. Grégoire, alors architecte du département.
La grande salle de Roger Ango, dite des Procureurs ou des Pas-Perdus, est longue de 48m, 72 et large de 16m, 24. Sa voûte immense n'est soutenue par aucun pilier ; la hardiesse de cette charpente en forme de nef est digne en même temps de l’admiration des artistes et de celle des architectes. Des niches élégantes et restées vides, se détachant en relief à des distances égales sur les murailles, sont les seuls ornements qui en décorent l'intérieur. Elle reçoit le jour en haut par de larges fenêtres ogivales, dont les pièces principales sont rehaussées de rouge, de bleu, d’or, et ornées des armes de France et de la ville de Rouen.
Plus bas, des fenêtres garnies de volets intérieurs en chêne sculpté munis de leurs ferrures peintes, donnent une lumière tamisée par des vitraux de nuances plus ou moins harmonieuses. Au nord, et sur un niveau plus élevé que celui de la salle, on a rétabli la Table de marbre où siégeait autrefois la juridiction des eaux et forêts.
Ce superbe monument vient d’être refait eu entier par les soins de M. Desmarest. Deux grandes portes s’ouvrent à droite et a gauche dans la section septentrionale de l'édifice ; la première conduit au Tribunal civil, où se trouvent deux * toiles a\ec des cadres du temps aux armes de Louis XIV, l’une de Wanloo : deux Génies soutenant les armes de France, l’autre le Triomphe de la Justice et de la Vérité, par Deshays. En face, est la porte de la salle des assises, autrefois, celle de l'Echiquier. Cette chambre peut-être regardée comme l’une des plus belles de l’Europe. Le plafond à compartiments et caissons décoré de rosaces et d’ornements en bronze doré, est d’un bois de chêne que le temps a rendu couleur d’ébène ; la corniche et les diverses parties de la décoration s’harmonisent parfaitement avec l’époque de construction de l’édifice.
Un Christ en croix accompagné de deux statuettes : la Justice et la Force, sont placés à l’extrémité de la salle, au-dessus des sièges de la Cour. Sur le même panneau sont deux médaillons contenant les portraits eu relief du Cardinal d’Ambroise et de Louis XII. Les murailles sont tapissées d’abeilles que le temps et l’humidité font tomber peu à peu. On a placé récemment de chaque côté de la salle, des tapisseries des Gobelins faites sur des cartons de Raphaël, Justitia et Comitas.
Le parquet du procureur général occupe le reste du Palais royal. L'aile droite est occupée par les chambres de la Cour. Le plafond de la chambre des audiences solennelles recevra bientôt une peinture de Laugée.
A l’extérieur, la façade du palais s'étend sur une longueur de plus de 65 mètres. Elle est décorée de tout ce que l'architecture de l’époque a de plus riche et de plus délicat. Les piliers angulaires, les trumeaux chargés de dais, de statuettes et de clochetons, les mille ornements qui encadrent les fenêtres du premier, avant d’escalader celles du toit, la galerie d’arcades au-dessus de l'entablement, la tourelle octogone, tout est fouillé, soigné, caressé par un ciseau amoureux de son art, tout abonde de détails et de motifs devenus populaires d’ailleurs depuis que la photographie a répandu le Palais-de-Justice de Rouen un peu partout en France et à l’étranger.
Le style qui caractérise cet édifice splendide, tient à l’époque de transition du gothique et de la Renaissance.