O interior do Palácio da Pena apresenta estuques ornamentados, colunas com vários padrões, tetos com arcos mouriscos e grande parte da capela original do mosteiro. Muitos cômodos do Palácio da Pena são pintados em trompe-l'oeil, um método de pintura incrível que dá a ilusão de profundidade e camadas usando apenas tinta.