كاخ خسرو در حاشیه شمالی شهر كنونی قصرشیرین و در نزدیكی آتشكده چهار قابی، و در كنار ویرانه‌های قصر خسرو پرویز دیده می‌شود كه امروزه به صورت تلی از خاك در آمده است، این كاخ یكی از عجایب جهان به‌شمار می‌آید.
این بنا بر روی تپه‌ای به ارتفاع 8 متر ایجاد شده است. این بنا در جهت شرقی ـ غربی ساخته شده كه راه ورود به داخل بنا از طریق پلكان دو طرفه‌ای بوده است.
در قسمت شرقی بنا، تالار ستون مستطیل شكلی وجود دارد كه سقف آن به وسیله تاق‌های آجری پوشش داده شده است. در پشت تالار، اتاق گنبد‌دار بزرگی ساخته شده كه راه ورود به آن از طریق درگاهی است كه در قسمت غربی تالار ایجاد شده است. در دو طرف شمال و جنوب اتاق گنبد دار، اتاق‌های مستطیل شكلی وجود دارد كه از طریق اتاق گنبد دار قابل دسترسی بوده‌اند. همچنین در پشت اتاق گنبد دار، حیاطی مربع شكل با رواق ستون‌دار قرار دارد كه ابعاد آن 27در27 متر است. پیرامون این حیاط ستون دار را اتاق‌های متعددی فرا گرفته است. در قسمت غربی حیاط نیز ایوانی ساخته شده است كه از طریق درگاهی به حیاط دیگر كاخ منتهی می‌شود. در اطراف این حیاط‌‌ها نیز مجموعه اتاق‌ها و اصطبل‌ها قرار گرفته است.
در قسمت شمالی تراس، چندین خانه به صورت یك مجموعه وجود دارد. اسكار رویتر، باستان‌شناس انگلیسی اظهار می‌كند خانه‌هایی كه در قسمت مركزی عمارت قرار دارند احتمالاً حرم پادشاه را شكل می‌دهند و خانه‌های واقع در بیرون ساختمان مكانی برای پذیرایی میهمانان بوده است.
در مورد این كاخ، مورخان و جغرافی‌نویسان ایرانی و عرب هر كدام مطالبی نوشته‌اند، اكثرا اظهار می‌كنند كه این كاخ توسط خسرو پرویز در میان باغ وسیعی ساخته شده كه حیوانات وحشی با كمال آزادی در این مكان می‌زیسته‌اند و آب فراوانی از رودخانه الوند در جدولی مرتفع به این باغ وارد می‌گشته است. باستان‌شناسان با قوت این كاخ را جزو عجایب جهان به شمار آورده‌اند این كاخ در سال 628 میلادی توسط هراكلیوس ویران شده است.
