Триповерховий об'єм палацу є центром композиції маєтку. Він розташований на найвищому пагорбі місцевості. Фасад та інтер'єри виконані і стилі класицизму. Фасади під дахом прикрашений рельєфним фризом з гірляндами та букраніями. В приміщенні розташовано 43 кімнати. Збережені історичні інтер'єрикруглої та овальної зали. Парк за палацом збережений частково.

Палац у Вороновиці був збудований коштом Францішека Грохольського на зра-зок підкови. Після революції 1917 р. головний корпус палацу та праве крило були перебудовані. В багатьох залах стіни були покриті мозаїкою, в деяких шовком чи атласом. Й. Грохольський привіз e Вороновицю з Терешок на Волині (Cтарокостянтинівсь-кий повіт) колекції свого брата Антонія. Під час свого подорожування за кордоном (в Римі та Ліворно) Антон Горохольський придбав п'ятсот дев'ятнадцять (519) картин фламандських, голландських, французьких майстрів, також Тиціана або майстра — уч-ня його майстерні.

Позаду палацу та по боках був закладений парк, спереду був газон. Головна ли-пова алея йшла півколом. Друга алея йшла від озера. Разом з парком був закладений і овочевий город та ділянка фруктового саду, що було звичним в сільських садибах 17-18 ст. Неподаліку від палацу був костел, також збудований коштом Франциска Грохольського. При палаці існували господарські споруди і козацькі стайні на 100 коней.

Онук Франциска Грохольського — Адольф був учасником Листопадового повс-тання 1831 р., яке закінчилося поразкою. Як покарання Адольф Горохольський був засланий до Сибіру, але через пару років повернувся і зумів зберегти маєток від конфіскації. Після смерті Адольфа палац перейшов до його брата Людгарта, учасника нового польсько-визольного повстання 1863 року, після якого російський уряд конфіскував садибу Вороновиці, а його самого від арешту та Сибіру врятував козак Іван Містота.

За новим законом російського уряду від 1865 р. маєтки в Україні мали право купувати тільки російські підлеглі. Палац в Вороновиці придбав Микола Можайський (брат Олександра Можайського).

За часів СРСР частка приміщень використовувалась як школа, частина — як музей історії авіації.

Європейським Союзом виділено грант на 30 млн грн. на реставрацію палацу в Вороновиці. Європейський грант виграв керівник господарського відділу ВНТУ - Юрій Царук. На грантові гроші передбачалось оновлення фасаду, заміна близько 100 (а замінили - 63) вікон та всіх дверей. З початком реставраційних робіт підрядником була знищена унікальна ліпнина, яка була виконана в вигляді різних черепів великої рогатої худоби. Ліпнину раніше було обіцяно демонтувати та передати до музею. Завідувач сектору охорони культурної спадщини управління культури і мистецтв Вінницької ОДА Михайло Потупчик повідомив, що станом на червень 2016 р. роботи було призупинено.

У 2017 році Вороновицький Палац прийняв відвідувачів після реконструкції.