Progettato da Giovanni Michelucci nel 1934 e realizzato contestualmente al cantiere della stazione, il Padiglione Reale (oggi Palazzina Presidenziale) fu inaugurato nell'ottobre 1935 dal ministro Costanzo Ciano. Realizzato in aderenza al lungo fronte in pietra forte degli uffici della stazione, su via Valfonda, si diversifica per l'uso di materiali preziosi nonché per l'architettura.
I disegni di progetto di Giovanni Michelucci sono oggi conservati presso l'archivio dell'ufficio Lavori compartimentali delle Ferrovie dello Stato. I documenti d'archivio confermano la nota tesi degli storici secondo la quale il progetto è opera del solo Michelucci, distaccatosi dal Gruppo toscano durante il travagliato svolgimento dell'iter progettuale successivo all'espletamento del concorso nazionale per la stazione.
La Palazzina è realizzata con grande attenzione e cura soprattutto riguardo all'uso dei materiali: pavimenti in marmo rosso Levanto, listelli di legno di noce, rovere e ulivo; rivestimenti in lastre di rosso di Castelpoggio, fior di pesco carnico, in stucco romano e in legno di noce. I gradini della scala interna sono in marmo statuario di Carrara, il corrimano e i rivestimenti paretali della scala in marmo pavonazzo d'Arne. Le cornici delle finestre, le mostre di riquadro delle porte e i davanzali del primo piano sono in massello di marmo bianco di Carrara. il pavimento esterno è in erpentino verde delle Alpi mentre i gradini dei passaggi interni sono in diorite. La vasca esterna è rivestita con tessere verdi mentre i suoi bordi sono realizzati in grandi lastre di marmo bianco di Carrara. I percorsi sono pavimentati in listelli di litoceramica rossa della CIPA di Casalgrande (Reggio Emilia).
Il complesso dei paramenti di rivestimento marmoreo esterno, degli infissi bronzei, della pavimentazione e dei percorsi esterni intorno alla vasca avevano raggiunto, sia per mancanza di manutenzione che per ripetuti atti vandalici, uno stato avanzato di degrado che rischiava, in alcuni casi, l'irreversibilità (fessurazioni di carattere statico nelle lastre di rivestimento dell'attico superiore, parzializzazione e frantumazione dei masselli di Carrara, dei klinker del pavimento e delle tesserine di mosaico della vasca, alterazione e sollevamento delle lamiere degli infissi, perdita di tenuta della vasca).
A salvaguardia dell'esistente, il progetto approntato si sviluppa in tre distinte, organiche e conseguenziali fasi metodologiche: la pulitura, il consolidamento e la protezione dei materiali che costituiscono l'insieme.

L'intervento di conservazione dei materiali che costituiscono i paramenti delle facciate è stato articolato nelle seguenti fasi operative: diagnosi dell'alterazione, intesa come definizione dello stato di alterazione/ conservazione e studio di massima delle cause dell'alterazione stesa; scelta della metodologia d'intervento; controllo dell'efficacia degli interventi attraverso la predisposizione preventiva di campionature in zone che presentavano diverse patologie di degrado; controllo della mancanza di alterazioni cromatiche conseguenti al trattamento.
Le patologie di degrado materico riscontrate erano per lo più legate a depositi acidi dovuti all'inquinamento ambientale e al guano dei piccioni. A queste si aggiungevano la fessurazione e lo scollamento delle lastre dai sottostanti supporti. Infine, il cattivo convogliamento delle acque pluvie, associato alla rottura di alcune lastre, dava luogo all'infiltrazione dell'acqua nella sottostante muratura. È tata quindi adottata una metodologia d'intervento che consentisse il mantenimento in opera dei materiali originari attraverso operazioni puntuali di preconsolidamento, pulitura, consolidamento e protezione finale.

Prima di procedere all'intervento di pulitura, si è provveduto alla sigillatura delle fessurazioni. Quindi si è proceduto al lavaggio delle lastre in fior di psco carnico con acqua demineralizzata, nebulizzata da un impianto capace di mantenere costante la pressione dell'acqua. L'apparecchiatura è rimasta in funzione per fasce orarie definitivamente stabilite solo dopo le prove. Durante i cicli di lavaggio si è provveduto al bruschinaggio con spazzole di saggina delle superfici.
In presenza di macchie di altra origine (olii, grassi, sali, gesso, ecc.) che erano penetrate in profondità nel marmo e perciò di difficoltosa asportazione si è proceduto con impacchi di argille assorbenti (AB 57 caricata con acqua demineralizzata o con piccole quantità di solventi/agenti chimici). Dopo questa prima fase di pulitura, le lastre presentavano ancora un consistente deposito salino, che è stato asportato mediante pulitura meccanica con carta smerigliata di grana 00.

Il consolidamento è consistito nell'applicazione di un prodotto che, penetrando in profondità nel marmo, ne ha migliorato la coesione, le caratteristiche fisiche e l'adesione degli strati alterati al substrato sano. Relativamente alle modalità d'impiego, si è preferita la ripetuta applicazione a pennello, alternando, in fase esecutiva, mani di solo solvente per migliorare la penetrazione del prodotto. I prodotti consolidanti utilizzati sono tra quelli oggi comunemente utilizzati (a base di silicato di etile e silossani) in quanto non generano sottoprodotti di reazione pericolosi ( sali solubili) o l'alterazione del materiale consolidante (ingiallimento per esposizione ai raggi ultravioletti della luce diurna).
L'impregnazione è stata graduale, alternata a passate di solo solvente, evitando stratificazioni del consolidante. Sulla superficie del materiale impregnato, operando entro le ventiquattr'ore con adatto solvente per eliminare gli eccessi di resina in superficie.
Tutti i materiali della facciata esposti all'acqua di stravento o in situazione problematica rispetto agli agenti atmosferici, sono stati protetti mediante l'applicazione di un prodotto a base di copolimeri fluorocarbonici e alchil-alcossi-silossani. L'applicazione è stata effettuata a spruzzo, formando un film con l'applicazione di una quantità adatta di resina. La durata dell'azione protettiva del film sarà di circa dieci anni e dopo tale periodo il prodotto potrà essere facilmente eliminato con adatto solvente al fine di operare una sostituzione dello stesso con materiale analogo o migliore, in ragione dell'eventuale progresso tecnologico.
A completamento dell'intervento e eguito sugli esterni, si è provveduto: alla reintegrazione delle pavimentazioni in litoceramica con listelli delle tesse dimensioni di quelli esistenti ma di colorazione leggermente diversa; alla pulitura e all'impermeabilizzazione della vasca mediante stesura di un film protettivo idrorepellente; alla pulitura del gruppo scultoreo dell'Arno e la sua valle; al trattamento degli intonaci dell'esedra che, in prossimità del cornicione in marmo bianco di Carrara, presentavano microfessurazioni e bollature ormai prossime al distacco.