L'intérieur du Palais de Pena présente des stucs ornés, des colonnes à motifs multiples, des plafonds en arc mauresque et une grande partie de la chapelle du monastère d'origine. De nombreuses chambres du Palais de Pena sont peintes en trompe-l'œil, une méthode de peinture étonnante qui donne l'illusion de la profondeur et de la superposition des couches en utilisant uniquement de la peinture.