Die Bauarbeiten des Unteren Belvedere dauerten von 1712 bis 1716. Architekt war Johann Lucas von Hildebrandt, der für Prinz Eugen zahlreiche Bauten ausführte und neben Johann Bernhard Fischer von Erlach der bedeutendste österreichische Barockarchitekt war.
Der Zugang führt am Rennweg durch das Wappen- und initialengeschmückte Mitteltor in den Ehrenhof und von dort – ursprünglich – in den Marmorsaal. Die Funktion des Unteren Belvedere war die eines Wohnschlosses, während das Obere Belvedere vor allem repräsentativen Zwecken diente. Außerdem barg das auch das Untere Belvedere Teile der Sammlungen des Prinzen.
Der zweistöckige Marmorsaal des Unteren Belvedere diente ursprünglich zum repräsentativen Empfang von Gästen. Die Wandgliederung ist der Triumphbogenarchitektur entlehnt und verweist mit Kriegstrophäen und Gefangenen auf Eugens große Erfolge als kaiserlicher Oberbefehlshaber.
Die ovalen Gipsmedaillons mit Szenen aus dem Leben Apolls erinnern hingegen an die schöngeistigen Interessen des Prinzen. Das Deckenfresko von Martino Altomonte zeigt Apoll im Sonnenwagen, Eugen bekommt als nackter Heros von Merkur die Kunde von der Verleihung der päpstlichen Ehrengaben überbracht. Diese wurden ihm aufgrund seiner Verdienste in der Schlacht von Peterwardein im Jahr 1716 verliehen.
Die Marmorgalerie wurde höchstwahrscheinlich eigens zur Aufstellung der drei Herculanerinnen geplant. Die antiken Statuen waren in der zweiten, vierten und sechsten Nische aufgestellt, während die übrigen, weitaus stärker bewegten Figuren Werke des Barockbildhauers Domenico Parodi sind.
Bereits 1736 wurden die Herculanerinnen nach Dresden verkauft und hier durch drei weitere Skulpturen von Parodi ersetzt. Auch hier verweisen an den Wänden stuckierte Kriegstrophäen auf die militärischen Erfolge des Prinzen Eugen, dessen Apotheose in den Stuckreliefs an der Decke dargestellt wird: Er thront gerüstet im Mittelfeld und empfängt Auszeichnungen, während der Friede naht und Neid sowie Hass vertrieben werden.
Die Dekoration von „Sale terrene“ und Gartenpavillons mit Groteskenmalereien an den Wänden und an der Decke war im ersten Drittel des 18. Jahrhunderts in Wien überaus beliebt. Der aus Augsburg stammende Jonas Drentwett hat an der Decke des Groteskensaales im Unteren Belvedere die vier Jahreszeiten und in den Ecken die vier Elemente dargestellt.
Die fensterlosen Wände zeigen die „Schmiede des Vulkan“ sowie die drei Grazien, wodurch die Prinzipien des Männlichen und des Weiblichen verkörpert werden. Die Malereien sind größtenteils original erhalten. Ein Bombentreffer an der zum Kammergarten gerichteten Seite im Jahr 1945 machte jedoch teilweise ergänzende Restaurierungsarbeiten notwendig.
Ursprünglich befand sich im Anschluss an die Marmorgalerie ein Konversationszimmer mit einer Wandbespannung aus mit Zweigen und Vögeln bemalter Seide. Unter Maria Theresia erfolgte im Zuge der Adaptierungen des Unteren Belvedere auch die Umgestaltung dieses Raumes zu einem Goldkabinett (bzw. Spiegel- und Porzellankabinett). Die Bestandteile hierfür stammen aus dem Stadtpalais des Prinzen Eugen in der Himmelpfortgasse und wurden für das Untere Belvedere entsprechend ergänzt. Es ist anzunehmen, dass sich das Goldkabinett bereits 1765 in seiner neuen Erscheinung präsentierte.
Die Orangerie war ursprünglich ein beheizbarer Wintergarten für Orangenbäume. Dadurch, dass die Südfassade und das Dach während der schönen Jahreszeit entfernt werden konnten, mussten die Pflanzen nicht mühsam herausgebracht werden, sondern konnten an Ort und Stelle verbleiben.
Abschlagbare, beheizbare Bauten zur Überwinterung empfindlicher Gewächse waren zwar schon seit dem 16. Jahrhundert in Italien wie auch in Deutschland bekannt, aber die Montage und Demontage war jeweils mit sehr großem Aufwand verbunden. Durch die Konstruktion der Eugenianischen Orangerie – einem Meisterwerk der Zimmermannskunst – konnte der Auf- und Abbau durch Schiebekonstruktionen und Ähnliches wesentlich vereinfacht werden.
Nach dem Tod des Prinzen Eugen und der Transferierung der Orangerie nach Schönbrunn wurde das „Pomeranzenhaus“ umgebaut und als Stall benützt. 1805 wurde eine Zwischendecke eingezogen; darüber hinaus kam es zur Ersetzung des ursprünglichen Schiebedaches. Nach 1918 war ein Teil der Modernen Galerie, von 1953 bis 2007 das Museum mittelalterlicher Kunst in diesem Gebäude untergebracht. Die Architektin Susanne Zottl gestaltete 2007 in der Orangerie eine moderne Ausstellungshalle als White Cube.
