เป็นที่ทราบกันดีว่า พระวรกายของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวนั้นไม่ทรงสมบูรณ์นักเมื่อขึ้นครองราชย์ ทั้งนี้เนื่องจากได้รับเชื้อไข้ป่ามาจากการตามเสด็จรัชกาลที่ ๔ ไปทอดพระเนตรสุริยปราคาที่หว้ากอ แม้จะหายจากไข้มาเลเรียแล้วก็ยังมีพระอาการประชวรเป็นระยะ แพทย์ประจำพระองค์ได้กราบบังคมทูลว่า ในพระบรมมหาราชวังที่ประทับ มีพระตำหนักปลูกสร้างอย่างแออัดปิดทางลม ลมถ่ายเทไม่สะดวกและอบอ้าว ทำให้พระเจ้าอยู่หัวทั้งพระบรมวงศานุวงศ์ประชวรอยู่เป็นประจำ จึงควรเสด็จประพาสไปประทับในที่โล่งแจ้งบ้าง เมื่อเสด็จฯมาประทับที่ทุ่งสามเสนบ่อยครั้ง จึงทรงสร้างเป็นพระราชนิเวศน์ที่ประทับถาวรขึ้น
พระราชทานนามว่า “วังสวนดุสิต” พร้อมกับโปรดเกล้าฯให้ตัดถนนสามเสน ถนนราชดำเนินนอก ถนนราชดำเนินใน ถนนซังฮี้ เพื่อการคมนาคมของวังสวนดุสิต เมื่อใช้สถานที่แห่งนี้ประกอบพระราชพิธีเช่นเดียวกับพระบรมมหาราชวังแล้ว จึงเปลี่ยนนามวังสวนดุสิตเป็น “พระราชวังสวนดุสิต” ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ ๖ จึงโปรดเกล้าฯให้รียกว่า “พระราชวังดุสิต”
เหตุที่ทรงตั้งชื่อถนนว่า “ซังฮี้” เป็นภาษาจีน เนื่องจากในยุคนั้นนิยมเครื่องถ้วยชามจากประเทศจีนที่มีลวดลายตกแต่งสวยงาม เรียกกันว่าเครื่อง “กิมตึ๊ง” ซึ่งซังฮี้ก็เป็นแบบหนึ่งในเครื่องกิมตึ๊ง มีความหมายว่า “ยินดีอย่างยิ่ง” และยังทรงพระราชทานนามตำหนัก ถนน สะพาน คลอง ในพระราชวังดุสิตเป็นชื่อเครื่องกิมตึ๊งอีกหลายชื่อ ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ ๖ ทรงพระราชทานนามถนนซังฮี้ใหม่ เป็น “ถนนราชวิถี”
ภายในพระราชวังดุสิต โปรดเกล้าฯให้สร้างพระตำหนักพระราชทานให้เป็นที่ประทับของสมเด็จพระอัครมเหสี พระราชเทวี พระราชชายา เจ้าจอม และพระราชธิดา และยังมีสวนรูปแบบต่างๆอีกหลายสวน เช่น สวนสี่ฤดู สวนหงส์ สวนบัว สวนฝรั่งกังไส สวนญี่ปุ่น สวนวิลันดา สวนโป๊ยเซียน ฯลฯ
สิ่งก่อสร้างที่เด่นที่สุดภายในพระราชวังดุสิต ก็คือ “พระที่นั่งวิมานเมฆ” ซึ่งสร้างด้วยไม้สักทองทั้งหลัง และถือได้ว่าเป็นสิ่งก่อสร้างที่สร้างด้วยไม้สักทองใหญ่ที่สุดในโลก สร้างเป็นรูปตัว L คือสองแฉกตั้งฉากกัน ยาวด้านละ ๖๐ เมตร สูง ๒๐ เมตร เป็นอาคาร ๓ ชั้น ส่วนที่ประทับซึ่งเรียกว่า “แปดเหลี่ยม” มี ๔ ชั้น ชั้นล่างสุดก่ออิฐถือปูน ถัดขึ้นไปเป็นไม้สักทั้งหมด มี ๓๑ ห้อง สร้างขึ้นในปี ๒๔๔๓ โดยมีพระบรมราชโองการให้รื้อพระที่นั่งมันธาตุรัตนโรจน์ จากพระจุฑาธุชราชฐาน พระราชวังตากอากาศบนเกาะสีชังมา โดยสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมพระยานริศรานุวัติวงศ์ ทรงออกแบบ มีศิลปะตะวันตกเข้าปะปนตามความนิยมในสมัยนั้น เมื่อแล้วเสร็จเฉลิมพระที่นั่งเมื่อวันที่ ๒๗ มีนาคม ๒๕๔๔ แล้ว พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯได้แปรพระราชฐานจากพระบรมมหาราชวังมาประทับที่พระที่นั่งวิมานเมฆเป็นเวลา ๕ ปี เมื่อก่อสร้างพระที่นั่งอัมพรสถานเสร็จในปี ๒๔๔๙ จึงทรงย้ายมาประทับที่พระที่นั่งอัมพรสถานจนเสด็จสวรรคตในปี ๒๔๕๓ หลังจากนั้นพระที่นั่งวิมานเมฆก็ถูกปิด
ในสมัยรัชกาลที่ ๗ มีการซ่อมแซมพระที่นั่งวิมานเมฆหลายครั้ง แต่หลังการเปลี่ยนแปลงการปกครองในปี ๒๔๗๕ ก็ถูกใช้เป็นสถานที่เก็บราชพัสดุของสำนักพระราชวังเท่านั้น จนปี ๒๕๒๕ ในมหามงคลสมโภชกรุงรัตนโกสินทร์ ๒๐๐ ปี สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ ทรงสำรวจพบว่าพระที่นั่งวิมานเมฆยังอยู่ใสภาพสมบูรณ์ จึงขอพระราชทานพระบรมราชานุญาตพระบาทสมเด็จพระจ้าอยู่หัว บูรณะซ่อมแซมจัดเป็นพิพิธภัณฑ์เฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และเปิดให้ประชาชนเข้าชม ซึ่งได้รับความสนใจจากนักท่องเที่ยวต่างชาติมาก
เมื่อตอนที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯเสด็จกลับจากการประพาสยุโรปครั้งที่ ๒ ในปี ๒๔๕๑ โปรดเกล้าฯให้ขยายเขตพระราชฐานด้านหลังของพระราชวังดุสิตออกไปอีก เป็นเขตอุทยานส่วนพระองค์ และให้เป็นที่ประทับถาวรของพระราชธิดา เจ้าจอมมารดา เจ้าจอม ตลอดจนข้าราชบริพารฝ่ายในเมื่อพระองค์เสด็จสวรรคตแล้ว และพระราชทานนามว่า “สวนสุนันทา” ตามชื่อสวนของพระอินทร์บนสวรรค์ชั้นดาวดึงส์ ซึ่งมีชื่อว่า “สุนันทาอุทยาน” และตามพระนามสมเด็จพระนางเจ้าสุนันทากุมารีรัตน์ พระบรมราชเทวี ซึ่งสิ้นพระชนม์จากเหตุเรือล่มขณะเสด็จไปพระราชวังบางปะอิน
สิ่งสำคัญในเขตพระราชวังดุสิตอีกอย่างหนึ่งก็คือ “พระที่นั่งอนันตสมาคม” ซึ่งพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯโปรดเกล้าฯให้สร้างขึ้น เพื่อเป็นที่เสด็จออกมหาสมาคม เสด็จพระราชดำเนินมาวางศิลาฤกษ์ในวันที่ ๑๑ พฤศจิกายน ๒๔๕๑ พร้อมพระราชทานนามตาม “พระที่นั่งอนันตสมาคม”ในพระบรมมหาราชวัง ซึ่งสร้างมาตั้งแต่สมัยรัชกาลที่ ๔ และทรุดโทรมจนต้องรื้อลง
พระที่นั่งอนันตสมาคมออกแบบโดย นายมาริโอ ตามาญโญ โดยมีเจ้าพระยายมราช (ปั้น สุขุม) เป็นแม่กองจัดสร้าง สั่งหินอ่อนมาจากเมืองคาราราในอิตาลีทั้งหมด แต่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯเสด็จสวรรคตก่อนจะเสร็จสมบูรณ์ พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯทรงโปรดกล้าฯให้สร้างต่อจนเสร็จเมื่อปี ๒๔๕๘ ใช้เวลาก่อสร้าง ๘ ปี สิ้นเงินไป ๑๕ ล้านบาท
สถาปัตยกรรมของพระที่นั่งอนันตสมาคม เป็นแบบนีโอเรอเนสซองช์ผสมนีโอคลาสสิก มีหลังคาเป็นรูปโดมอยู่ตรงกลาง และมีโดมเล็กรายรอบอีก ๖ โดม บนเพดานโดมภายใน มีภาพเขียนสีปูนเปียกเกี่ยวกับพระราชกรณียกิจที่สำคัญของรัชกาลที่ ๑-๖ โดยฝีมือของ นายซี. รีโกลี และ ศาสตราจารย์ แกลิเลโอ กินี
พระที่นั่งอนันตสมาคมถูกใช้เป็นรัฐสภาแห่งแรกหลังเปลี่ยนแปลงการปกครอง ก่อนที่จะสร้างรัฐสภาแห่งใหม่ซึ่งเปิดใช้ตั้งแต่วันที่ ๑๗ กันยายน ๒๕๑๗ เป็นต้นมา
ส่วนประกอบที่สำคัญของของพระราชวังดุสิตอีกแห่งหนึ่งก็คือ “ลานพระราชวังดุสิต” หรือที่เรียกกันว่า “ลานพระบรมรูปทรงม้า” เป็นลานกว้างหน้าพระที่นั่งอนันตสมาคม ซึ่งถือว่าเป็นเขตพระราชฐานของพระราชวังดุสิต เป็นที่ตั้งของพระบรมราชนุสาวรีย์พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว หรือ “พระบรมรูปทรงม้า” โดยนำแบบอย่างมาจากพระบรมรูปพระเจ้าหลุยส์แห่งฝรั่งเศส ซึ่งตั้งอยู่หน้าพระราชวังแวร์ซายน์ ในวโรกาสที่เสด็จประพาสยุโรปครั้งที่ ๒ ในปี ๒๔๕๐ ได้เสด็จไปประทับให้ช่างปั้นของบริษัท ซุซเซอร์ เฟรสฟอร์เดอร์ ที่ปารีส เมื่อวันที่ ๒๒ สิงหาคม ๒๔๕๐ และหล่อด้วยทองบรอนซ์ส่งเข้ามากรุงเทพฯ พอดีกับงานพระราชพิธีรัชมังคลาภิเษก เถลิงถวัลย์ราชสมบัติ ๔๐ ปี นำขึ้นประดิษฐานบนแท่นหินอ่อนสูง ๖ เมตร กว้าง ๒.๕ เมตร ยาว ๕ เมตร และเสด็จมาทรงทำพิธีเปิดในวันที่ ๑๑ พฤศจิกายน ๒๔๕๑
พระบรมรูปทรงม้าสร้างด้วยเงินที่ประชาชนได้เรี่ยไรสมทบทุน ซึ่งเงินที่ได้จากการบริจาคสูงกว่าค่าใช้จ่ายมาก พระบาทสมเด็จพระมงกุฎฯเกล้าจึงนำไปสร้างมหาวิทยาลัยแห่งแรกของไทย ซึ่งมีนามตามพระปรมาธิไธยว่า “จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย”
ด้านตะวันตกของลานพระราชวังดุสิตนี้ เป็นที่ตั้งของ “สวนอัมพร” ซึ่งสร้างขึ้นในสมัยรัชกาลที่ ๖ จากสถานที่เดิมเป็นที่เลี้ยงกวางดาวของรัชกาลที่ ๕ ซึ่งทรงนำมาจากชวา ใช้เป็นสถานที่จัดงานราตรีสโมสรและงานประจำปีที่สำคัญของของกรุงเทพฯ เช่นงานลีลาศการกุศล งานกาชาด งานฉลองรัฐธรรมนูญ เป็นต้น ปัจจุบันสวนอัมพรก็ยังเป็นที่จัดงานกาชาด งานเมาลิดกลาง และพิธีพระราชทานปริญญาบัตรของสถาบันการศึกษาหลายแห่ง
ส่วนด้านตะวันออกของลานพระราชวังดุสิต เป็นที่ตั้งของ “สนามเสือป่า” ที่ได้ชื่อนี้ก็เพราะใช้เป็นสถานที่ฝึกซ้อมของเสือป่าในสมัยรัชกาลที่ ๖ สนามเสือป่ายังเป็นที่โปรดเกล้าฯให้ชัก “ธงไตรรงค์” ขึ้นเป็นแห่งแรกด้วย เพื่อให้ผู้พบเห็นได้วิพากษ์วิจารณ์กันว่าสมควรจะใช้เป็นธงชาติหรือไม่
ด้านข้างของพระที่นั่งอนันตสมาคม ซึ่งมีพื้นที่ติดกับสนามเสือป่า ขณะนี้คือ “สวนสัตว์ดุสิต” ซึ่งเป็นสวนสัตว์แห่งแรกของไทย สถานที่นี้พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯทรงโปรดเกล้าฯให้ขุดสระใหญ่และคลองในบริเวณพระราชอุทยานสวนดุสิต หลังจากพระองค์ได้ทอดพระเนตรกิจการสวนสัตว์ของประเทศต่างๆ เมื่อครั้งเสด็จประพาสยุโรปครั้งแรกในปี ๒๔๔๐ นำดินขึ้นไปถมไว้ที่เกาะกลางน้ำ เรียกว่า “เขาดิน” นำพรรณไม้นานาชนิดมาปลูกแบบสภาพป่าธรรมชาติ และนำสัตว์จำนวนไม่มากนักมาเลี้ยงไว้ เป็นที่พักผ่อนส่วนพระองค์และข้าราชบริพารฝ่ายใน เรียกบริเวณนี้ว่า “เขาดินวนา”
ในสมัยรัชกาลที่ ๗ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงมีพระราชดำริที่จะทำนุบำรุงสวนสัตว์แห่งนี้เพื่อเปิดให้ประชาชนเข้าชม จนหลังเปลี่ยนแปลงการปกครองใน พ.ศ.๒๔๗๕ รัฐบาลจอมพล ป.พิบูลสงคราม เห็นว่ากรุงเทพฯมีสถานที่พักผ่อนหย่อนใจสาธารณะไม่เพียงพอกับการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร จึงกราบบังคมทูลขอพระราชทานเขาดินวนาให้เทศบาลนครกรุงเทพดำเนินการจัดทำเป็นสวนสัตว์ ที่พักผ่อนหย่อนใจของประชาชน ซึ่งสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดล รัชกาลที่ ๘ ได้พระราชทานเขาดินวนาพร้อมด้วยสนามเสือป่าและสวนอัมพร ให้เทศบาลนครกรุงเทพนำมาจัดเป็นสวนสัตว์และสวนสาธารณะเมื่อวันที่ ๑๘ มีนาคม ๒๔๘๑ เรียกสวนสัตว์แห่งนี้ว่า “สวนสัตว์ดุสิต” ต่อมาในวันที่ ๑๕ กุมภาพันธ์ ๒๔๙๗ ได้ออกพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งเป็นองค์การสวนสัตว์ ให้เรียกชื่อว่า “องค์การสวนสัตว์ดุสิต”
ด้านข้างของสนามเสือป่าด้านตรงข้ามกับสวนสัตว์ดุสิต คือที่ตั้งของ “วัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม” ซึ่งเป็นวัดประจำรัชกาลที่ ๕ เดิมมีชื่อว่า “วัดแหลม” เป็นวัดเก่าแก่สร้างเมื่อใดไม่ปรากฏหลักฐาน ที่เรียกกันว่าวัดแหลมก็เพราะตั้งอยู่บริเวณสวนที่เป็นแหลมยื่นออกไปในนา บ้างก็เรียกว่า “วัดไทร” เพราะมีต้นไทรใหญ่อยู่ในวัด เมื่อครั้งที่พระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าฯทรงส่งกองทัพรักษาพระนครออกมาตั้งรับเจ้าอนุวงศ์ที่ทุ่งส้มป่อยนั้น กองทัพพระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพนมวัน กรมพระพิพิธโภคภูเบนทร์ ทรงมาตั้งทัพที่วัดแหลม เมื่อเสร็จศึกเจ้าอนุแล้ว กรมพระพิพิธภูเบนทร์พร้อมกับพระอนุชาและพระขนิษฐาร่วมเจ้าจอมมารดาเดียวกันอีก ๔ พระองค์ ได้ร่วมกันปฏิสังขรณ์วัดแหลม พร้อมกับสร้างเจดีย์เรียงราย ๕ องค์ไว้หน้าวัด ต่อมาพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯได้พระราชทานนามใหม่ว่า “วัดเบญจบพิตร” หมายถึงวัดของเจ้านาย ๕ พระองค์
ในตอนที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯโปรดเกล้าฯให้ซื้อที่ดินสร้างพระราชวังดุสิตนั้น ในที่ดินที่ซื้อมามีวัดโบราณอยู่ ๒ วัด วัดหนึ่งคือ “วัดดุสิต” อยู่ในสภาพทรุดโทรม ซึ่งกำหนดจะสร้างพลับพลาขึ้นตรงนั้น กับอีกวัดเป็นวัดร้าง ซึ่งจำต้องใช้ที่ดินของวัดตัดถนน จึงทรงกระทำผาติกรรมสร้างวัดใหม่ทดแทนตามประเพณี ทรงเลือกวัดเบญจบพิตรสถาปนาตามพระราชดำริที่จะให้เป็นวัดใหญ่และสร้างอย่างประณีต ดีกว่าจะสร้างวัดเล็กๆ ๒ วัด จึงโปรดเกล้าฯให้สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมพระยานริศรานุวัติวงศ์ เป็นผู้ทรงออกแบบพระอุโบสถ และเสด็จมาพระราชทานวิสุงคามสีมาและนามวัดใหม่ว่า “วัดเบญจมบพิตร” หมายถึงวัดของรัชกาลที่ ๕ พร้อมถวายที่ดินซึ่งขนานนามว่า “ดุสิตวนาราม” ให้เป็นที่วิสุงคามสีมาแก่วัดด้วย โปรดให้เรียกนามรวมกันว่า “วัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม”
สถานที่สำคัญอีกแห่งหนึ่งของพระราชวังดุสิตและสวนสุนันทา ก็คือ “ท่าวาสุกรี” สร้างขึ้นเพื่อเป็นท่าเทียบเรือพระที่นั่ง สร้างเป็นตำหนักแพริมฝั่งแม่น้ำเจ้าพระยา ระหว่างวัดเทวราชกุญชรกับวัดราชาธิวาส ปัจจุบันก็ยังใช้เป็นท่าเทียบเรือพระที่นั่งในพระราชพิธีต่างๆ และใช้เป็นที่เก็บเรือพระราชพิธีบางองค์ด้วย
เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯ ทรงสร้างพระราชวังดุสิตเป็นที่ประทับ ทรงปรารภถึงกาลภายหน้าว่าเมื่อพระองค์สวรรคตแล้ว เจ้าจอมที่มีพระเจ้าลูกยาเธอพระองค์ชาย ก็คงออกไปอยู่วังกับพระโอรส แต่เจ้าจอมที่ไม่มีพระเจ้าลูกเธอก็เป็นอิสระแก่ตัว ไปอยู่ที่ไหนก็ได้ตามใจชอบ แต่เจ้าจอมที่มีแต่พระเจ้าลูกเธอพระองค์หญิงคงตกยาก เพราะพระเจ้าลูกเธอพระองค์หญิงจะไม่ได้รับพระราชทานวังที่อยู่อาศัยเหมือนพระเจ้าลูกยาเธอที่เป็นพระองค์ชาย ทั้งยังไม่มีอิสระที่จะอยู่ไหนได้ ต้องจำใจอยู่แต่ในพระราชวังกับพระธิดา จึงให้ซื้อที่ดินริมคลองสามเสนฝั่งใต้ เชื่อมต่อกับบริเวณสวนดุสิต แบ่งเป็นที่พระราชทานแก่บรรดาเจ้าจอมมารดาที่มีแต่พระราชธิดาคนละบ้าน เพื่อเป็นที่อยู่ในวันหน้า ที่ดินของถนนสุโขทัยฝั่งที่ติดกับคลองสามเสนในปัจจุบัน จากสี่แยกตัดกับถนนสามเสน ไปจนถึงสี่แยกสวนรื่นฤดี คือที่ดินพระราชทานในกรณีนี้
เมื่อสร้างพระราชวังดุสิตขึ้นแล้ว ย่านนี้ก็กลายเป็นทำเลทองของที่อยู่อาศัย มีวังและคฤหาสน์ของขุนนางเกิดขึ้นตามแนวถนนสามเสน ซึ่งกำลังเปลี่ยนการคมนาคมทางน้ำมาเป็นทางบก
ในปี ๒๔๔๒ พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯโปรดเกล้าฯให้รวบรวมซื้อที่ดิน ๑๖ แปลง ซึ่งเจ้าของมีทั้งพระบรมวงศานุวงศ์ ขุนนาง และชาวบ้าน ริมแม่น้ำหน้าวัดบางขุนพรหม สร้างวังไว้ให้พระราชโอรสองค์ที่ ๓๓ เจ้าฟ้าบริพัตรสุขุมพันธ์ ซึ่งกำลังศึกษาวิชาทหารอยู่ที่ประเทศเยอรมัน เรียกกันว่า “วังบางขุนพรหม” ซึ่งเป็นวังใหญ่โตมโหฬารและโอ่อ่าสง่างามที่สุดในบรรดาวังที่พระราชทานพระราชโอรส ก่อสร้างด้วยสถาปัตยกรรมแบบเรอเนซองส์ ผสมกับลวดลายศิลปะแบบบาร็อค ออกแบบโดย นายมาริโอ ตามาญโญ สถาปนิกชาวอิตาเลียนผู้ออกแบบพระที่นั่งอนันตสมาคม แล้วเสร็จในปี ๒๔๔๙
ในระหว่างรวบรวมที่นั้น ทรงมีพระราชหัตถเลขาไปถึงเจ้าฟ้าพัตรบริสุขุมพันธ์ว่า
“...เดี๋ยวนี้กำลังจัดการซื้อที่เพิ่มเติม คงจะได้ที่กว้างออกไปอีกมาก และได้ริมถนน ๒ ด้าน แม่น้ำด้านหนึ่ง โดยกว้างประมาณ ๔ เส้น เดี๋ยวนี้มีที่เสียอย่างเอกที่จะแก้ไม่ไหวอยู่อย่างหนึ่ง ที่ของเราทั้งหมดอมวัดสารพัดช่างเข้าไว้ในนั้น ถ้าหากเป็นฟากกุฏิก็พอจะแลกเปลี่ยนเอาได้ นี่ทั้งโบสถ์ทั้งเจดีย์อะไรรุงรังเข้าไปอยู่...”
ทั้งนี้ถนนวิสุทธิ์กษัตริย์มาแค่จดถนนสามเสน ต่อไปเป็นเพียงถนนเล็กๆลงแม่น้ำ ไม่มีชื่อ ต่อมาเจ้าพระยารามราฆพ (ม.ล.เฟื้อ พึ่งบุญ) มาสร้างบ้านอยู่ริมแม่น้ำปลายถนนนี้ จึงขยายถนนให้ใหญ่ขึ้น เรียกว่า “ถนนท่าเกษม”
ถนนนี้ได้ผ่ากลางวัดสารพัดช่างออกเป็น ๒ ซีก ซีกโบสถ์และเจดีย์อยู่ในเขตวังบางขุนพรหม ซึ่งเป็นเรื่องที่สมเด็จพระพุทธเจ้าหลวงว่า “แก้ไม่ไหว” แม้จะมีผู้เสนอให้รื้อออกไปเลย เพราะวัดสารพัดช่างก็เกือบไม่มีพระจำวัดอยู่แล้ว แต่ทรงรับสั่งว่าจะทำให้คนติฉินยินร้ายและจะได้แต่บาป ในที่สุดเรื่องนี้ก็ค้างคาอยู่จนสิ้นรัชกาล
ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ ๖ พระธรรมวโรดม เจ้าคณะแขวงดุสิต ได้กราบทูลสมเด็จพระมหาสมณเจ้า
กรมพระยาวชิรญาณวโรรส สมเด็จพระสังฆราช และเห็นร่วมกันว่า ควรจะยุบวัดสารพัดช่าง ถวายที่ดินฝั่งโบสถ์และศาลาการเปรียญให้เจ้าฟ้าบริพัตรสุขุมพันธ์ไป ฝั่งกุฏิก็ให้เป็นธรณีสงฆ์ของวัดสามพระยา ส่วนการแลกเปลี่ยนก็ไม่ควรตั้งราคา แล้วแต่จะประทานมากน้อยเท่าไร
ต่อมากระทรวงธรรมการได้ส่งเจ้าหน้าที่ไปสำรวจ ปรากฏว่าที่ดินของวัดสารพัดช่างฝั่งวังบางขุนพรหมมี ๗๙๙ ตารางวา ตามราคาของกระทรวงคลังตกตารางวาละ ๒๑ บาท เป็นเงิน ๑๖,๗๗๙ บาท ค่ารื้อกุฏิไปปลูกใหม่อีก ๑,๗๐๐ บาท รวมเป็นเงินทั้งหมด ๑๘,๔๗๙ บาท
วังบางขุนพรหมเป็นที่ประทับของ จอมพลพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าบริพัตรสุขุมพันธ์ กรมพระนครสวรรค์วรพินิต จนเปลี่ยนแปลงการปกครองในปี ๒๔๗๕ จึงเสด็จลี้ภัยไปประทับที่ชวา ซึ่งอยู่ในความปกครองของฮอลันดา โดยทรงมอบกรรมสิทธิ์วังบางขุนพรหมให้รัฐบาล
วังบางขุนพรหมเคยใช้เป็นที่ทำการของกรมยุวชนทหาร สภาวัฒนธรรมแห่งชาติ และหน่วยงานของรัฐบาลอีกหลายหน่วย จนในปี ๒๔๘๘ ธนาคารแห่งประเทศไทยจึงขอเช่าวังบางขุนพรหมจากกรมธนารักษ์ ใช้เป็นที่ทำการ ต่อมาในปี ๒๕๐๒ จึงได้ขอซื้อกรรมสิทธิ์ไป
ในปี ๒๔๙๖ ไทยได้เริ่มจัดตั้งสถานีโทรทัศน์ขึ้นเป็นแห่งแรก และได้ขอใช้ส่วนหนึ่งของวังบางขุนพรหมด้านติดถนนท่าเกษมเป็นที่ตั้งสถานี เริ่มออกอากาศในวันที่ ๒๔ มิถุนายน ๒๔๙๘ ในระบบขาว-ดำ เรียกกันว่า “วิกบางขุนพรหม”
ปัจจุบัน วังบางขุนพรหมเป็นที่ทำการของธนาคารแห่งประเทศไทย ส่วนตำหนักใหญ่ หรือที่เรียกว่า “ตำหนักทูลกระหม่อม” เปิดเป็น “พิพิธภัณฑ์ธนาคารแห่งประเทศไทย”
ด้านเหนือติดกับวังบางขุนพรหม คือ “วังเทวะเวสม์” ซึ่งมีความหมายว่า “วังอันเป็นที่อยู่ของเทวดา” พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯทรงสร้างพระราชทาน สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระยาเทวะวงศ์วโรปการ พระอนุชารัชกาลที่ ๕ ซึ่งทรงเป็นพระบิดาแห่งการต่างประเทศของไทย ให้เป็นที่ประทับยามพระชันษามากแล้ว พระตำหนักใหญ่เป็นสถาปัตยกรรมแบบกรีกและโรมันประยุกต์ ออกแบบโดยนายเอ็ดเวิร์ด ฮีลีย์ สถาปนิกชาวอังกฤษ ส่วนตำหนักแพ ออกแบบและก่อสร้างโดยนายเอมิลโย โจวันนี อูเจนโย กอลโล วิศวกรชาวอิตาลี
สมเด็จฯกรมพระยาเทวะวงศ์วโรปการ ประทับอยู่ที่วังเทวะเวสม์จนสิ้นพระชนม์ในวันที่ ๒๓ มิถุนายน ๒๔๖๖ ขณะพระชันษาได้ ๖๖ ปี
ในปี ๒๔๙๓ กระทรวงสาธารณสุขได้รับอนุมัติจากรัฐบาลให้ซื้อวังเทวะเวสม์ เนื้อที่ ๑๔ ไร่ ๓ งาน ๙ ตารางวา มีอาคาร ๖ หลัง ในราคา ๔,๕๘๐,๐๐๐ บาท และย้ายที่ทำการจากวังศุโขทัยมาอยู่วังเทวะเวสม์ ในวันที่ ๑๔ พฤศจิกายน ๒๔๙๓
เมื่อหน่วยงานของกระทรวงสาธารณสุขมากขึ้นจนคับแคบ ประกอบกับธนาคารแห่งประเทศไทยต้องการขยับขยาย จึงได้มีการเจรจากัน ธนาคารแห่งประเทศไทยได้ซื้อที่ดิน ๔๐๐ ไร่ ในจังหวัดนนทบุรี พร้อมทั้งสร้างอาคารให้เสร็จ ขอแลกกับการเข้าไปเป็นเจ้าของพื้นที่ทั้งหมดของวังเทวะเวสม์ และตกลงกันได้ในปี ๒๕๓๐ ธนาคารแห่งประเทศไทยได้ดำเนินการบูรณะโบราณสถานในวังเทวะเวสม์ตั้งแต่ปี ๒๕๓๘ เปิดเป็นพิพิธภัณฑสถาน ซึ่งสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาเสด็จฯมาเป็นประธานในพิธีเปิด เมื่อเดือนธันวาคม ๒๕๔๗
ต่อจากวังเทวะเวสม์ไปทางเหนือ ก็คือ “วังเทเวศร์” เป็นวังของพลตรีพระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้ากิติยากรวรลักษ์ กรมพระจันทบุรีนฤนาถ ซึ่งพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯ พระราชทานที่ดินบริเวณ “ป้อมหักกำลังดัสกร” ที่รกร้าง กับสวนอีก ๒ แปลงที่ทรงซื้อไว้ สร้างตำหนักพระราชทาน มีอาณาเขตด้านเหนือติดกับคลองผดุงกรุงเกษม ด้านใต้ติดวังเทวะเวสม์ ทิศตะวันออกติดวัดนรนาถสุนทริการาม ส่วนด้านใต้ติดแม่น้ำเจ้าพระยา
ภายในวังเทเวศร์ประกอบด้วยพระตำหนักต่างๆ คือ
พระตำหนักพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระจันทบุรีนฤนาถ เป็นตึก ๒ ชั้น เป็นสถาปัตยกรรมแบบตะวันตกที่นิยมกันในยุคนั้น ประดับด้วยลายไม้ฉลุ สนามด้านหน้าประดับด้วยตุ๊กตาปูนปั้นแบบกรีก พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระจันทบุรีนฤนาถ ทรงประทับที่ตำหนักหลังนี้ตลอดพระชนม์ชีพ ต่อมาในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๒ เจ้าพระยาอนิรุธเทวา ได้ขาย “บ้านบรรทมสินธ์” ที่ถนนพิษณุโลกให้รัฐบาล ซึ่งก็คือ “บ้านพิษณุโลก” ในปัจจุบัน และมาขอซื้อตำหนักนี้เป็นที่อยู่อาศัย ปัจจุบันทายาทในตระกูล “อนิรุธเทวา” ได้ให้เอกชนเช่าเป็นสำนักงาน
ตำหนักหม่อมเจ้านักขัตรมงคล กิติยากร เป็นบ้าน ๒ ชั้นทรงกลม สไตล์บ้านแถบเยอรมัน ออสเตรีย หันหน้าออกแม่น้ำเจ้าพระยา ตำหนักนี้หม่อมเจ้าอัปสรสมาน กิติยากร ทรงสร้างขึ้นหลังตำหนักใหญ่ ประทานแก่หม่อมเจ้านักขัตรมงคล กิติยากรและหม่อมหลวงบัว กิติยากร ซึ่งสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ ก็ประทับที่ตำหนักนี้ตั้งแต่ทรงพระเยาว์ ปัจจุบันเป็นที่พำนักของทายาทสกุลกิติยากร รวมทั้งครอบครัวของท่านผู้หญิงบุษบา สุธนพงศ์ พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าโสมสวลี พระวรราชาทินัดดามาต ครอบครัวท่านผู้หญิงสุธาวัลย์ เสถียรไทย และครอบครัวของ “คุณน้ำผึ้ง” หม่อมหลวงสราลี กิติยากร
ตำหนักหม่อมเจ้าขจรจบกิตติคุณ กิติยากร มีลักษณะสถาปัตยกรรมใกล้เคียงตำหนักหม่อมเจ้านักขัตรมงคล กิติยากร หม่อมเจ้าขจรจบกิตติคุณได้ขายให้แก่กระทรวงเกษตรและสหกรณ์เมื่อปี ๒๕๐๗ ปัจจุบันเป็นที่ทำการของกรมส่งเสริมสหกรณ์และกรมตรวจบัญชีสหกรณ์
ข้ามคลองผดุงกรุงเกษมที่สะพานเทเวศร์นฤมิตไปเป็นที่ตั้งของ “วังรพีพัฒน์” อยู่ริมถนนสามเสนฝั่งตะวันตก ซึ่งพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯทรงพระราชทานเงินพระคลังข้างที่ซื้อที่ดินประมาณ ๒๐ ไร่เศษ สร้างพระตำหนักพระราชทานพระราชโอรส พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้ารพีพัฒนศักดิ์ กรมหลวงราชบุรีดิเรกฤทธิ์ พระบิดาแห่งกฎหมายไทย ซึ่งไปสิ้นพระชนม์ที่กรุงปารีสเมื่อวันที่ ๗ สิงหาคม ๒๔๖๓
หลังเปลี่ยนแปลการปกครองในปี ๒๔๗๕ วังรพีพัฒน์ได้ตกเป็นของสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ เอกชนได้ขอเช่าเปิดเป็นสถานศึกษา ในชื่อ “โรงเรียนรพีพัฒน์” ต่อมาในปี ๒๔๙๔ กระทรวงอุตสาหกรรมได้ขอซื้อจากสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ จัดทำเป็นโรงงานทำร่ม
ปี ๒๔๙๕ กรมอาชีวศึกษาได้ขอซื้อต่อจากกระทรวงอุตสาหกรรม ในวงเงิน ๓,๙๐๕,๐๐๐ บาท เพื่อเป็นที่ตั้งของ ”โรงเรียนฝึกหัดครูอาชีวศึกษา”
วันที่ ๑ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๐๕ โรงเรียนฝึกหัดครูอาชีวศึกษาได้รับยกฐานะเป็น “วิทยาลัยครูอาชีวศึกษา”
ปัจจุบันวิทยาลัยครูอาชีวศึกษาได้กลายมาเป็นสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตเทเวศร์ และคณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม สังกัดมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร รวมทั้งเป็นที่ตั้งของหลายหน่วยงาน อาทิเช่น สำนักงานอธิการบดี คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม คณะเทคโนโลยีสื่อสารมวลชน สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ สำนักส่งเสริมวิชาการและงานทะเบียน และสถานีวิทยุมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล
แต่ทว่า วังกรมหลวงราชบุรีดิเรกฤทธิ์ หรือ วังรพีพัฒน์ ได้ถูกรื้อถอนจนหมดสิ้นมาตั้งแต่ปี ๒๕๑๑ แล้ว หลังได้รับเงินกู้จากธนาคารโลกมาพัฒนาสถานศึกษานี้
ตรงมุมลานพระบรมรูปทรงม้าด้านสวนอัมพร จากถนนศรีอยุธยาไปตามถนนราชดำเนินนอกจนถึงถนนพิษณุโลก เป็นวังที่สำคัญอีกวังหนึ่ง คือ “วังปารุสกวัน” พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯโปรดเกล้าฯให้สร้างเป็นที่ประทับของ จอมพลสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถ กรมหลวงพิษณุโลกประชานาถ พระราชโอรสในสมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ เมื่อตอนที่กลับมาจากสำเร็จวิชาทหารที่ประเทศรัสเซียในปี ๒๔๔๖ สถาปัตยกรรมตามแบบวิลลาของอิตาลี ออกแบบโดยสถาปนิกชาวยุโรป แต่เดิมมี ๒ ชั้น ต่อมามีการต่อเติมชั้นที่ ๓ เป็นห้องบรรทม มีพิธีขึ้นตำหนักใหม่ในวันที่ ๕ เมษายน ๒๔๔๙ โดยชื่อวังมาจากชื่อสวนของพระอินทร์บนสวรรค์ชั้นดาวดึงส์ ซึ่งมีอยู่ ๔ แห่ง คือ สวนมิสกวัน สวนปารุสกวัน สวนจิตรลดาวัน และสวนนันทวัน
วังปารุสกวันเป็นรังรักของกรมหลวงพิษณุโลกฯกับหม่อมคัทริน ชาวรัสเซีย และเป็นที่ประสูติพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจุลจักรพงษ์ ปัจจุบันเป็นที่ทำการของสำนักข่าวกรองแห่งชาติ พิพิธภัณฑ์กรมตำรวจ และกองบัญชาการตำรวจนครบาล
ภายในวังปารุสกวัน ยังมีตำหนักอีกองค์หนึ่ง คือ “ตำหนักจิตรลดา” อยู่ทางด้านถนนศรีอยุธยา แต่เดิมเป็นของสมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราวุธ เมื่อขึ้นครองราชย์แล้วจึงได้พระราชทานให้พระอนุชา เจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถ จึงโปรดให้รื้อกำแพงที่คั่นกลางออก รวมตำหนักทั้งสองเข้าด้วยกัน กำแพงโดยรอบวังปารุสกวันที่ประดับตราจักรและกระบอง เป็นตราประจำพระองค์ของเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถ
เมื่อเจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถสิ้นพระชนม์ ทรงทำพินัยกรรมยกทรัพย์สมบัติทั้งหมดให้ ม.จ.หญิงชวลิตโอภาส รพีพัฒน์ ชายาพระองค์ใหม่แต่ผู้เดียว แต่พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯทรงใช้พระราชอำนาจระงับพินัยกรรมนั้นไว้ และให้โอนวังปารุสกวันเป็นของทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์
ที่สี่แยกถนนราชดำเนินนอกตัดกับถนนพิษณุโลก ต่อจากวังปารุสกวันไป จนถึงเชิงสะพานมัฆวานรังสรรค์ คือที่ตั้งของ “วังจันทร์เกษม” เป็นวังที่รัชกาลที่ ๕ ทรงสร้างขึ้นเมื่อปี ๒๔๕๓ เพื่อให้เป็นที่ประทับของสมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราวุธ สยามมกุฎราชกุมาร แต่ก็ทรงประทับอยู่ที่วังปารุสกวัน จนขึ้นครองราชย์จึงย้ายไปประทับที่พระราชวังดุสิต
ในขณะที่รัชกาลที่ ๖ ยังทรงเป็นสยามมกุฎราชกุมารนั้น วังจันทร์เกษมเป็นที่ตั้งของกรมทหารราบที่ ๑ รักษาพระองค์ เมื่อขึ้นครองราชย์แล้วจึงใช้เป็นโรงเรียนกินนอนของนักเรียนกรมมหรสพ
หลังเปลี่ยนแปลงการปกครอง วังจันทร์เกษมกลายเป็นโรงเรียนการเรือนจันทร์เกษม จนถึงปี ๒๔๘๓ โรงเรียนนี้จึงย้ายไปอยู่ในสวนสุนันทา เพื่อให้กระทรวงธรรมการ ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น กระทรวงศึกษาธิการ ใช้เป็นสถานที่ทำการตั้งแต่วันที่ ๒๔ มิถุนายน ๒๔๘๓ มาจนถึงปัจจุบัน
อีกวังหนึ่งในเขตพระราชวังดุสิต คือ “วังสวนกุหลาบ” อยู่ริมถนนอู่ทอง ด้านหลังของสวนอัมพร พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯโปรดเกล้าให้สร้างขึ้นเป็นที่ประทับชั่วคราวของสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าอัษฎางค์เดชาวุธ กรมหลวงนครราชสีมา ครั้งเสด็จกลับจากการศึกษาที่ประเทศอังกฤษ เพื่อให้ทรงศึกษาราชการอยู่ใกล้ชิดพระองค์ ส่วนวังที่ประทับอย่างถาวรนั้น ทรงพระราชดำริจะสร้างที่ริมแม่น้ำเจ้าพระยาตอนใต้ปากคลองคูเมืองเดิม หรือบริเวณตลาดปากคลองตลาดในปัจจุบัน แต่กรมหลวงนครราชสีมาก็ประทับอยู่ที่วังสวนกุหลาบจนตลอดรัชกาลที่ ๕
ในรัชกาลที่ ๖ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯให้ขยายวังสวนกุหลาบให้กว้างออกไป สร้างพระตำหนักและท้องพระโรงพระราชทานพระอนุชา โดยให้กลุ่มสถาปนิกร่วมกันออกแบบ จึงออกมาเป็นกระท่อมแบบอังกฤษ มีหอสูงแบบฝรั่งเศส และลวดลายรอบอาคารเป็นศิลปะอิตาเลียน ซึ่งกรมหลวงนครราชสีมาก็ประทับที่วังสวนกุหลาบจนสิ้นพระชนม์ในปี ๒๔๖๗
หลังเปลี่ยนแปลงการปกครอง วังสวนกุหลาบเคยเป็นทำเนียบรัฐบาลในสมัยจอมพล ป.พิบูลสงคราม ก่อนจะย้ายมาอยู่ที่ทำเนียบรัฐบาลในปัจจุบัน จากนั้นวังสวนกุหลาบก็เป็นสถานที่ทำการของกองทัพบกมาตลอด จนสุดท้ายเป็นที่ตั้งของกรมสวัสดิการทหารบก ก่อนที่จะส่งมอบคืนให้อยู่ในความควบคุมของสำนักพระราชวังตั้งแต่วันที่ ๑๗ ธันวาคม ๒๕๓๙ เป็นต้นมา
ปัจจุบัน วังสวนกุหลาบเป็นที่ทรงงานของพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าโสมสวลี พระวรราชาทินัดดามาตุ และพระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา
อีกแห่งคือ “วังรื่นฤดี” แห่งแรก ตั้งอยู่ถนนราชสีมาตัดกับถนนสุโขทัย เป็นที่ประทับของสมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณวดี กับพระราชชนนี พระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวีในรัชกาลที่ ๖ ครั้นเสด็จไปประทับประเทศอังกฤษจึงทรงขายวังแห่งนี้ให้กองทัพบก ต่อมาเมื่อทั้งสองพระองค์เสด็จนิวัติกลับมาอยู่กรุงเทพฯเป็นการถาวร จึงทรงซื้อที่ดินในซอยสุขุมวิท ๓๘ สร้างเป็นวังขนาดย่อมขึ้นในปี ๒๕๐๐ โดยมี พล.ร.ต.สมภพ ภิรมย์ อธิบดีกรมศิลปากร เป็นผู้ออกแบบ พระราชทานนามว่า “วังรื่นฤดี” เช่นเดิม
ปัจจุบัน วังรื่นฤดีเดิม เป็นที่ตั้งหน่วยงานหลายหน่วยของกองทัพบก เรียกกันว่า “สวนรื่นฤดี” และมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์การเมืองไทย โดยเป็นกองบัญชาของคณะรัฐประหาร และกองบัญชาการต่อต้านการรัฐประหารหลายครั้ง
ใกล้ๆกันนั้น ยังมีวังที่สำคัญอีกแห่ง คือ “วังศุโขทัย” อยู่ที่ถนนสามเสน จากมุมถนนขาว ข้างวชิรพยาบาลไปจนจดคลองสามเสน เดิมที่ดินผืนนี้พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯทรงพระราชทานพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้าประชาธิปกศักดิเดช กรมขุนสุโขทัยธรรมราชา ต่อมาสมเด็จพระศรีพัชรินทรา บรมราชินีนาถ พระราชมารดา จึงโปรดเกล้าฯให้สร้างวังที่ประทับพระราชทานเป็นของขวัญในการอภิเษกสมรสของกรมขุนสุโขทัยฯ กับหม่อมเจ้าหญิงรำไพพรรณี สวัสดิวัตน์ เมื่อปี ๒๔๖๑ และได้รับพระราชทานนามจากพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯว่า “วังศุโขทัย”
สถาปัตยกรรมวังศุโขทัยเป็นรูปแบบตะวันตก แต่ตกแต่งด้วยศิลปะไทย ประกอบด้วยตำหนัก ๓ หลัง คือตำหนักใหญ่ ตำหนักไม้ และตำหนักน้ำริมคลองสามเสน
เมื่อกรมขุนสุโขทัยธรรมราชาขึ้นครองราชย์เป็นรัชกาลที่ ๗ แล้ว ได้เสด็จไปประทับที่พระที่นั่งอัมพรสถาน พระราชวังดุสิต ชั่วระยะหนึ่งจึงกลับมาประทับที่วังศุโขทัยอีก จนหลังเปลี่ยนแปลงการปกครองประมาณปีเศษ จึงเสด็จไปอังกฤษและสละราชสมบัติ
วังศุโขทัยตกเป็นของทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ และใช้เป็นสถานที่ราชการของรัฐบาลตลอดมา จนกระทั่งในปี ๒๕๑๑ สมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณีเสด็จกลับมาประทับที่ประเทศไทยหลังพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าฯสวรรคตที่อังกฤษ จึงได้เสด็จมาประทับที่วังศุโขทัยอีกจนสวรรคตในปี ๒๕๒๗
ปัจจุบันวังศุโขทัยเป็นที่ประทับของสมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราลงกรณ สยามมกุฎราชกุมาร ก่อนเสด็จขึ้นครองราชย์เป็น สมเด็จพระเจ้าอยู่หัวมหาวชิราลงกรณ บดินทรเทพยวรางกูร
ริมถนนสามเสนด้านใต้ของวังศุโขทัย เป็นที่ตั้งของโรงพยาบาลที่มีบทบาทสำคัญในยุคนี้ คือโรงพยาบาล “วชิรพยาบาล” เดิมที่ดินผืนนี้เป็นบ้านของ พระสรรพการหิรัญกิจ (เชย อิศรภักดี) มีตึกแบบฝรั่งขนาดใหญ่อยู่ ๒ หลัง และเรือนไม้อีก ๑ หลัง ตกแต่งบริเวณเป็นอุทยานสวยงาม มีเนินดิน ภูเขา และอุโมงค์ ร่มรื่นไปด้วยต้นไม้เล็กใหญ่ มีชื่อว่า “หิมพานต์ปาร์ค” มีคลองโดยรอบเป็นรูปสี่เหลี่ยมเชื่อมกับแม่น้ำเจ้าพระยา ชื่อว่า “คลองอั้งโล่” ปัจจุบันส่วนหนึ่งของคลองกลายเป็น “ถนนสังคโลก” ด้านใต้ของโรงพยาบาลวชิระ
ที่ดินอันสวยงามผืนนี้ตกเป็นของแบงก์สยามกัมมาจลทุนจำกัด ธนาคารแห่งแรกของไทย เมื่อพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าฯมีพระราชดำริว่า ด้านเหนือของกรุงเทพฯยังไม่มีโรงพยาบาล จึงทรงสละพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์ ซื้อที่ดินผืนนี้ซึ่งมีพื้นที่ ๒๗ ไร่ จากแบงก์สยามกมมาจล ในราคา ๓,๐๐๐ ชั่ง หรือ ๒๔๐,๐๐๐ บาท จัดสร้างเป็น “วชิรพยาบาล” และทรงทำพิธีเปิดในวันที่ ๒ มกราคม ๒๔๕๕
ด้านหลังของโรงพยาบาลวชิระ มีถนนสายหนึ่งตัดขนานแม่น้ำเจ้าพระยา จากถนนราชวิถีเชิงสะพานกรุงเทพฯ ไปบรรจบถนนสุโขทัยข้างวังศุโขทัย มีชื่อว่า “ถนนขาว” ซึ่งอาจหมายถึงชื่อในชุดกิมตึ๊งสมัยรัชกาลที่ ๕ ที่มีเนื้อสีขาวเหมือนหยกขาว ซึ่งถนนสายนี้มีวังของพระเจ้าน้องยาเธอในรัชกาลที่ ๕ อยู่ ๒ องค์ คือ พระองค์เจ้าเกษมศรีศุภโยค กรมหมื่นทิวากรวงศ์ประวัติ ต้นสกุล “เกษมศรี” อยู่ติดกับวัดราชผาติการาม หรือวัดส้มเกลี้ยง ซึ่งเปิดเป็นโรงเรียนเขมะศิริอนุสสรณ์ เมื่อวันที่ ๑ กันยายน ๒๔๗๕ ก่อนจะย้ายข้ามไปอยู่ที่แขวงบางยี่ขัน เขตบางพลัด ในปัจจุบัน ถัดมาคือวังของพระองค์เจ้าไชยันตมงคล กรมหมื่นมหิศรราชหฤทัย ต้นสกุล “ไชยันต์”
นอกจากนี้ เลยวังศุโขทัยไปทางศรีย่าน ก็เป็นที่ตั้งของวังเจ้านายและคฤหาสน์ของขุนนางอีกหลายแห่ง ริมถนนสามเสนที่สี่แยกศรีย่าน เป็นที่ตั้งของวังพระองค์เจ้าดิลกนพรัฐ พระราชโอรสรัชกาลที่ ๕ ซึ่งประสูติจากเจ้าจอมมารดาทิพเกสร เจ้าหญิงในตระกูลเจ้าเจ็ดตนแห่งล้านนา ปัจจุบันเป็นที่ทำการของการไฟฟ้านครหลวง และปลายถนนนครไชยศรีจากศรีย่านไปลงแม่น้ำเจ้าพระยา คือ “ท่าพายัพ” เป็นท่าเรือสำหรับรับเสด็จเจ้านายฝ่ายเหนือที่ล่องเรือลงมาที่วังของพระองค์เจ้าดิลกนพรัฐ
วังเจ้านายที่สร้างในรัชกาลที่ ๕ มีมาก เพราะเมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จเถลิงถวัลย์ราชสมบัติ พระเจ้าน้องยาเธอยังไม่ได้ออกวังทั้งนั้น ที่มีวังเตรียมไว้แล้วก็มี ที่ยังทรงพระเยาว์ไม่มีที่วังก็หลายพระองค์ พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯทรงจัดสร้างวังพระราชทานพระอนุชาทุกพระองค์แล้ว ยังต้องสร้างวังพระราชทานพระเจ้าลูกยาเธอด้วย ซึ่งแต่ละองค์เสด็จไปศึกษาต่างประเทศหลายปี เมื่อเสด็จกลับมาก็เป็นตอนปลายรัชกาลโดยมาก ที่ยังไม่ทันสร้างก็มี อีกทั้งในสมัยรัชกาลที่ ๕ บ้านเมืองมั่งคั่งสมบูรณ์ขึ้นกว่าแต่ก่อน ในพระนครมีบ้านเรือนแออัดหนาแน่น จึงโปรดฯให้สร้างถนนขยายเขตพระนครออกไปทั้งทางด้านเหนือ ด้านตะวันออก และด้านใต้ ทรงพระราชดำริว่าที่ชานพระนครอยู่สบายกว่าในพระนคร วังพระเจ้าลูกยาเธอในรัชกาลที่ ๕ จึงสร้างที่ชานพระนครทั้งสิ้น และการที่พระราชดุสิตมาบุกเบิกทุ่งสามเสน จึงทำให้ทุ่งนาย่านนี้ถูกบุกเบิกเป็นที่อยู่อาศัยจนหมดไปก่อนทุ่งอื่น