نادر شاه فتوحات فراوانی داشت که برای در امان ماندن از دشمنان آنها را در کوه های اطراف کلات مخفی کرد. یکی از بزرگترین میراث های نادر که امروزه به جا مانده همان عمارت یا کاخ خورشید است که به دستور او به دست معماران هندی (که اسیر بودند) ساخته شده است. این قصر در وسط یک باغ بزرگ به شیوه باغ‌های ایرانی ساخته شده، اما ساختمانش ترکیبی است از معماری ایران و هندوستان؛ وجود نقوش میوه هایی مثل موز و آناناس هم به خاطر وجود همین معماران هندی می باشد و این معنی را نمی دهد که در گذشته ایران این میوه ها را داشته است. ساخت کاخ با رسیدن خبر مرگ نادر نیمه تمام ماند اما امروزه به همت اداره میراث فرهنگی منطقه ترمیم شده است و به یکی از قطب های گردشکری منطقه تبدیل شده. ساخت این عمارت در طول حیات نادر و تا زمان مرگ وی ادامه داشته است و با مرگ او این کار نمیمه کاره رها شده است. کتیبه ثلث بسیار زیبای «سوره نباء» که در قسمت دور تا دور فضای گنبد نوشته شده به همان تاریخ مرگ نادر اشاره دارد.
معماری بنا قصر خورشید عمارت خورشید در حال حاضر دارای سردابه‌ای است که از هشت فضای به هم پیوسته تشکیل شده است و فضای آرامگاهی بر روی سکویی هشت ضلعی قرار گرفته است که ایوانچه ها و اتاقک‌هایی آن را دربردارند. ارتفاع این بنا در گذشته 25 متر بوده است اما امروزه در اثر خرابی طبقه سوم به 20 متر می رسد. طبقه اول آن ۸ ضلعی است که آن را روی چهار ردیف پلکان به شکل هرم بر پا کرده‌اند. ورودی های کاخ روی اضلاع 8 ضلعی قرار گرفته و به سالن اصلی می رسد. قصر کلات، ساختمانی است سه طبقه؛ طبقه زیرین که همان زیرزمین باشد جایی است مخوف و تاریک که گفته می شود یا جای نگهداری بخشی از خزاین نادر بوده یا زندان بوده است . طبقه دوم یا هم کف، یک تالار بزرگ در میان دارد و اتاق‌هایی در اطراف. تالار با تزییناتی به شیوه بناهای صفوی آراسته و طلا کاری شده است. طبقه سوم نیز متشکل از گنبد استوانه‌ای بزرگی است که از 66 نیم ستون سنگی تشکیل شده است به این ترتیب در تمام بناهای تاریخی ایران یکتا و نمونه است.این کاخ در کل دارای ۱۲ اتاق است که داخل هراتاق نیز تزئیناتی از نقاشی و گچ بری به چشم می خورد. در وسط این بنای هشت ضلعی، برج استوانه‌ای مانند، در دو طبقه قرار دارد که محل اقامت شاه و خانواده اش بوده‌است. زیبایی این کاخ بیشتر به خاطر نمای خارجی کنگره دار آن است که معماری مغولی – هندی در آن به چشم می خورد. داخل اتاق‌ها با نقاشی و گچبری تزئین شده‌اند. در وسط این بنا از سطح پشت بام برجی مدور با ترک‌های شبیه نیم ستون معروف به خیاری ساخته شده است. بر اساس مطالعات باستان شناسی این بنا در ابتدا نیز مقبره‌ای مربوط به دوره ایلخانی بوده و کاخ خورشید بر رویآن ساخته شده. نمای ظاهری بنا همان ادامه معماری دوران صفوی و نمای درون آرامگاه ادامه معماری دوران تیموری است. نمای داخل عمارت کاملا شبیه آرامگاه امیر تیمور در سمرقند دارد ولی نمای بیرونی به علت نمیمه کاره بودن این طور نیست. از نظر کاشت باغ بجز یک ردیف چنار کهنسال در باغچه غربی باغ که جزو عرصه باغ بوده، چیز دیگری باقی نمانده است و همین ردیف درختان چنار قدیمی بعدها مبنای درختکاریهای بقیه قسمتهای باغ قرار گرفت و 220 عدد درخت چنار کاشته شد که اکنون باغ با این درخت ها شکل گرفته است
