พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทถือได้ว่าเป็นพระที่นั่งองค์ประธานในหมู่พระมหาปราสาท ในเขตพระราชฐานชั้นกลาง (เขตพระราชฐานชั้นกลางนับตั้งแต่ประตูพิมานไชยศรีถึงประตูสนามราชกิจ) ในพระบรมมหาราชวังของกรุงรัตนโกสินทร์ พระที่นั่งองค์นี้ตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกของพระที่นั่งจักรีมหาปราสาทและมีพระที่นั่งพิมานรัตยา พระปรัศว์ซ้าย พระปรัศว์ขวา และเรือนบริวาร(เรือนจันทร์) ต่อเนื่องทางด้านหลัง เพื่อเชื่อมกับเขตพระราชฐานชั้นใน

พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทได้รับการยกย่องว่าเป็นสถาปัตยกรรมชั้นเอกองค์หนึ่งของกรุงรัตนโกสินทร์ โดยจุดสำคัญที่ได้รับการกล่าวขานมากเป็นพิเศษคือเรือนยอดพระมหาปราสาท หรือกุฎาคาร ที่มีรูปทรงถูกต้องตามแบบศิลปะชั้นยอดทุกประการ พระที่นั่งองค์นี้เป็นพระที่นั่งแบบหนึ่งชั้น เป็นสถาปัตยกรรมแบบทรงปราสาทจตุรมุข ด้านทิศเหนือมีมุขเด็จยื่นออกมา ทำเป็นพระที่นั่งก่ออิฐถือปูนฐานสูง 2.85 เมตร ชั้นล่างเป็นเชิงฐาน ถัดไปเป็นฐานสิงห์และฐานเชิงบาตรสองชั้น หลังคาเป็นยอดทรงปราสาทประดับช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ นาคสะดุ้ง ส่วนคันทวยมีลักษณะเป็นพญานาค 3 หัว ที่หน้าบันจำหลักรูปพระนารายณ์ทรงสุบรรณ ล้อมรอบด้วยลายกนกเทพพนม มุมยอดปราสาททั้ง 4 มุม เป็นรูปพญาครุฑ หน้าบันจำหลักรูปพระนารายณ์ทรงสุบรรณ ไขรารอบพระมหาปราสาทเป็นรูปครุฑยุดนาครองรับ

ภายในพระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทประดิษฐานพระแท่นองค์ต่างๆ ไว้ ดังนี้

พระที่นั่งบุษบกมาลา เป็นพระแท่นสำหรับประดิษฐานพระสยามเทวาธิราช เมื่อครั้งพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 เสด็จออกมหาสมาคม เนื่องในวโรกาสสมโภชกรุงรัตนโกสินทร์ครบ 200 ปี (พ.ศ. 2525)

พระแท่นราชบัลลังก์ประดับมุก เป็นพระแท่นสำหรับประดิษฐานพระพุทธรูป

พระแท่นราชบรรจถรณ์ประดับมุก พระแท่นองค์นี้สร้างในรัชกาลพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช ภายในประดิษฐานปูชนียวัตถุสำหรับในพระราชพิธีสำคัญ

พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช รัชกาลที่ 1 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้สร้างพระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทขึ้น เมื่อ พ.ศ. 2332 ณ ตำแหน่งที่ตั้งเดิมของพระที่นั่งอินทราภิเษกมหาปราสาท อันเคยเป็นพระที่นั่งที่ทรงใช้ประกอบพระราชพิธีบรมราชาภิเษก แล้วในกาลต่อมาได้ถูกฟ้าผ่า และเกิดเพลิงไหม้องค์พระที่นั่งจนหมดสิ้น โดยรัชกาลที่ 1 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นเพื่อเฉลิมพระเกียรติ โดยให้องค์พระที่นั่งมีขนาดสูงใหญ่เท่ากับพระที่นั่งสุริยามรินทร์ในพระบรมมหาราชวังของกรุงศรีอยุธยา

ครั้นเมื่อสร้างพระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทเสร็จแล้ว พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช เสด็จออกว่าราชการ ณ ท้องพระโรง นอกจากนั้นในระหว่างรัชสมัยของพระองค์ เมื่อพระบรมวงศ์ชั้นสูงซึ่งเป็นฝ่ายในบางพระองค์สิ้นพระชนม์ ก็โปรดเกล้าฯ ให้ตั้งพระศพบนพระที่นั่งนี้ เช่น สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอเจ้าฟ้ากรมพระยาเทพสุดาวดี สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอ เจ้าฟ้ากรมพระศรีสุดารักษ์และสมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้ากรมพระศรีสุนทรเทพ เป็นต้น แล้วครั้นเมื่อพระองค์เสด็จสวรรคตก็ได้อัญเชิญพระบรมศพไปประดิษฐานไว้ ณ พระมหาปราสาทองค์นี้ จึงกลายเป็นธรรมเนียมของราชสำนักที่จะประดิษฐานพระบรมศพสมเด็จพระมหากษัตริยาธิราชเจ้า สมเด็จพระอัครมเหสี และพระบรมศพพระบรมวงศานุวงศ์ชั้นสูงบางพระองค์ ที่ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ประดิษฐานด้วย

หากนับย้อนไปตั้งแต่ พ.ศ. 2489 พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทได้ประดิษฐานพระบรมศพพระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดล พระอัฐมรามาธิบดินทร(รัชกาลที่ 8) สมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า สมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี พระบรมราชินีในพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 7) สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนี พระศพสมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอ เจ้าฟ้ากัลยาณิวัฒนา กรมหลวงนราธิวาสราชนครินทร์ และสมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี และในปัจจุบันได้ประดิษฐานพระบรมศพพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช มหิตลาธิเบศรรามาธิบดีจักรีนฤบดินทร สยามินทราธิราช บรมนาถบพิตร

อย่างไรก็ตาม เมื่อครั้งในรัชกาลพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ตั้งการพระราชพิธีบรมราชาภิเษกสมโภช ณ พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาท เมื่อ พ.ศ. 2454 ส่วนในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ใช้พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทเป็นสถานที่ประกอบพระราชพิธีในการพระราชกุศลต่างๆ ด้วย อาทิ พระราชพิธีฉัตรมงคล (พระราชทานเครื่องราชอิสริยาภรณ์จุลจอมเกล้า) ในวันที่ 5 พฤษภาคม ของทุกปีที่ผ่านมา

ส่วนในยุครัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวรัชกาลที่ 3 เมื่อทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้บูรณะพระมหามณเฑียร ก็ได้เสด็จมาประทับ และเสด็จออกว่าราชการ ณ ที่พระที่นั่งองค์นี้เช่นเดียวกับในสมัยรัชกาลที่ 1 และเคยทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ใช้พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทเป็นที่ชุมนุมสงฆ์เพื่อทำสังคายนาพระไตรปิฎกด้วย

ในสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 4 เมื่อมีการพระราชพิธีต่างๆ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้จัดมุขเหนือ มุขตะวันออก และมุขตะวันตกเป็นท้องพระโรง สำหรับฝ่ายหน้า จัดมุขใต้สำหรับฝ่ายใน แล้วเสด็จขึ้นประทับที่พระบัญชรบุษบกมาลา ซึ่งตั้งอยู่กลางผนังด้านทิศใต้ ที่โปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นใหม่ เพื่อเป็นที่เสด็จออกให้พระบรมวงศานุวงศ์ฝ่ายในเข้าเฝ้าทูลละอองธุลีพระบาท นอกจากนั้นยังโปรดเกล้าฯ ให้ทำฉากลงรักปิดทองเป็นภาพพิธีอินทราภิเษก เพื่อกั้นมุขใต้แทนพระวิสูตร (ม่าน)

ในสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 เคยเป็นที่ประดิษฐานพระบรมรูปสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว 4 รัชกาลก่อนอยู่ระยะหนึ่ง ก่อนหน้าที่จะสร้างพระที่นั่งศิวาลัยมหาปราสาทเพื่อเป็นที่ประดิษฐานพระบรมรูปดังกล่าว

ในสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 เสด็จเฉลิมราชมณเฑียร ณ พระมหาปราสาทนี้ เมื่อ พ.ศ. 2465 โปรดเกล้าฯ ตั้งพระแท่นบรรทมที่มุขด้านทิศตะวันออก แล้วจึงโปรดเกล้าฯ ให้ต่อเติมห้องสรงขึ้นที่มุมพระมหาปราสาท ระหว่างมุขตะวันออกกับมุขใต้

ส่วนในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ใช้พระที่นั่งดุสิตมหาปราสาทเป็นสถานที่ประกอบพระราชพิธีในการพระราชกุศลต่างๆ ด้วย อาทิ พระราชพิธีฉัตรมงคล (พระราชทานเครื่องราชอิสริยาภรณ์จุลจอมเกล้า) ในวันที่ 5 พฤษภาคม ของทุกปี และเมื่อครั้งที่กรุงรัตนโกสินทร์มีอายุครบ 200 ปี พระเจ้าอยู่หัวรัชกาลที่ 9 ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้อัญเชิญพระสยามเทวาธิราชจากพระที่นั่งไพศาลทักษิณมาประดิษฐาน ณ พระที่นั่งบุษบกมาลา ที่มุขเด็จของพระที่นั่งองค์นี้ เพื่อให้ประชาชนได้เข้ากราบสักการะ

นอกจากนี้ ที่มุขเด็จของพระมหาปราสาทนั้น พระมหากษัตริย์แห่งพระบรมราชจักรีวงศ์ได้เสด็จออกให้เฝ้าทูลละอองธุลีพระบาท เนื่องในวโรกาสต่างๆ หรือบางครั้งใช้เป็นที่ประดิษฐานปูชนียวัตถุสำคัญ เช่น ในสมัยรัชกาลที่ 1 เสด็จออกให้เจ้าประเทศราชเข้าเฝ้าฯ โดยเสด็จประทับเหนือพระที่นั่งบุษบกมาลา ซึ่งตั้งอยู่กลางมุข ส่วนเจ้าประเทศราชหมอบเฝ้าฯ อยู่ ณ ท้องพระลานเบื้องหน้าพระพักตร์ นอกจากนั้น ในรัชกาลต่อมา ณ มุขเด็จแห่งนี้ได้ใช้เป็นที่เสด็จออกมหาสมาคมในงานพระราชพิธี หรือโปรดเกล้าฯ ให้ประชาชนเฝ้าทูลละอองธุลีพระบาทในโอกาสสำคัญ