Il palazzo ha l'ingresso principale in Piazza Madama a Corso Rinascimento e la progettazione è di un architetto da nome ignoto. Il palazzo deve il nome a Madama Margherita d'Austria, vedova di Alessandro de' Medici; fu commissionato dai Medici nella zona una volta occupata dalle case dei Crescenzi.
La facciata sulla Piazza risale al 1642 ed è opera di Paolo Marucelli; è limitata da bugnato angolare a destra e a sinistra. Il piano terreno è composto da otto finestre con architrave con testa e zampe leoniche tra piccole volute sovrastate da copertura spiovente. Il portale centrale è ornato da colonne con capitelli ionici con volute unite da piccoli festoni.
Sopra al portale è presente un balcone con finestra a timpano spezzato, differente dalle altre che presentano timpano curvilineo con conchiglia e volti di donne su volute agli stipiti. Al secondo piano si affacciano altre nove finestre con timpano triangolare con rappresentato un giglio L'ultimo piano presenta piccole finestre quadrate con cornice con mascheroni; tali finestre risultano collegate da un fregio.