Второй корпус занимает в композиции Дворца особое место — отсюда открывается перспектива в сторону стадиона и озера. Это и подсказало решение интерьера пионерского кафе.

Надо было избежать наружных опор по контуру криволинейного в плане помещения, открыть эту перспективу, связать интерьер с примыкающей летней террасой кафе. Так возникла идея перевернутой монолитной оболочки, опирающейся на один столб.

Вспарушенность потолка от опоры в направлении к наружному остеклению способствует выразительности решения; устремленность к опоре линий пересечения плоскостей придает форме определенную остроту. Небольшие плоскости стен облицованы деревянной рейкой. На фоне серого пола, выложенного из элинолита, расставлены столы с покрытием из белого пластика и ярко-красные стулья.

Над пионерским кафе расположена аудитория клуба занимательной науки, называемая также «залом ста фонарей». Вмещающая 360 зрителей, она предназначена для проведения лекций, увлекательных научных опытов, интересных встреч, демонстрации кинофильмов. Большие витражи интерьеров Дворца связывают их с окружающей природой, но в данном случае авторы отказались от такого приема. И это не только композиционные соображения, но, прежде всего, стремление учесть специфическое назначение зала. Световые проемы, расположенные по периметру стен зала, отвлекали бы внимание ребенка от предмета лекции или беседы. Здесь наиболее уместно применение зенитного освещения — решение потолка стало основной темой интерьера. Легкая пространственная структура конструкции покрытия, окрашенная в ярко-красный цвет, хорошо читается на фоне белого потолка. Круглые отверстия фонарей дневного света, длинные подвесы светильников — все это создает своеобразный рисунок, представляющий собой как бы модель кристаллической решетки физического тела.

Боковые стены зала облицованы белыми волокнистыми плитами травертон, а задняя стена — деревянными рейками, обтянутыми специальным полихлорвиниловым профилем черного цвета. Однако красный цвет панелей и зеленый пол усложняют цветовую гамму зала.

Крутой амфитеатр обеспечивает хорошую видимость; стулья оборудованы подвижными пюпитрами.

В аудитории созданы все условия для показа различных экспериментов. К демонстрационному столу подведены газ, сжатый воздух, токи различной частоты. Демонстрационная доска имеет вращающуюся ленту, подвижной экран, движущиеся рейки для навески наглядных пособий. Все эти устройства снабжены электроприводами. Над доской установлен козырек со встроенными поворотными светильниками. Фонари естественного освещения оборудованы механическим зашториванием.

Другой зрительный зал, рассчитанный на 325 мест,— театр-студия драматического коллектива Дворца. Главным его достоинством должно было быть акустическое решение. Голос актера-ребенка должен звучать без всякого напряжения. Акустика определила форму зала в плане и криволинейное очертание потолка. Акустические требования подсказали и материал потолка — ясеневую рейку. 

Интересно, что принятая форма исключила необходимость применения звукопоглощающих поверхностей. В интерьере небольшого зала авторы стремились достичь максимальной простоты и ясности и потому избегали лишних элементов и деталей. Принятая структура реечного потолка с небольшими щелями между рейками позволила скрыто разместить в этой системе вентиляционные отверстия, в барьере оркестра скрыты приборы отопления.

Освещение зала осуществляется настенными двухрожковыми бра, расположенными на фоне штукатурной стены в шахматном порядке. Вдоль боковых проходов установлены двухъярусные деревянные поручни для больших и маленьких зрителей. Полы выполнены из черного элинолита. Мебель обита тканью двух цветов: золотисто-желтые сидения и спинки кресел, темно-зеленым цветом обита обратная сторона спинок.

Сцена театра оснащена штакетными подъемниками, поплановыми занавесами и софитами, выносным софитом, осветительными ложами и накладным поворотным кругом. Зал оборудован киноустановкой.

Особенностью интерьера вестибюля концертного зала является его монохромное решение. Выдержанное в белых, серых и черных тонах, придающих невысокому пространству вестибюля торжественность и строгость, оно вместе с тем подготавливает к восприятию живописного панно фойе второго этажа.

Белые мраморные полы со вставками из серого и черного мрамора, белоснежные потолки из фактурных плит травертон и черные обмотанные полихлорвиниловым жгутом колонны.

В интерьере свободно поставлены две парадные лестницы. Одна из них криволинейного в плане очертания, выполнена в монолитной конструкции без промежуточной опоры. Вторая сконструирована на металлических тяжах-струнах, с подвесными ступенями. Лестницы связывают вестибюль с фойе концертного зала.

Большой зрительный зал предназначен для торжественных пионерских собраний и слетов, для выступления художественного ансамбля Дворца. Зал, рассчитанный на тысячу мест, имеет ширину 30 и глубину 27 м. Принятое соотношение сторон позволяет расположить маленьких зрителей относительно близко к сцене, уклон амфитеатра обеспечивает хорошую видимость.

Панели и часть стены, примыкающей к порталу сцены, облицованы квадратными плитами размером 100 x 100 см, офанерованными ясенем. Швы между ними шириной 10 мм подчеркнуты окраской в черный цвет. Выступающие части стен облицованы сосновой рейкой, обернутой специальным полихлорвиниловым профилем светло-серого цвета. За отторгнутыми плоскостями стен скрыты осветительные ложи.

Потолок выполнен из прокатных «вафельных» плит. В части из них в процессе изготовления сделаны квадратные отверстия, в которые вмонтированы отражающие металлические плафоны, освещающие интерьер зала. Дополнительный подсвет задних рядов, расположенных под встроенной в объём зала кинопроекционной, осуществляется светильниками, скрытыми за деревянной вентиляционной решеткой. Этот приём создаёт своеобразный эффект.

Мебель красного и желтого цвета расставлена группами в шахматном порядке. Занавес сцены с композицией на тему «Москва» выполнен в технике аппликации.

Следует признать неудачным потолок зала, противоречащий стилевому характеру интерьера. Следовало бы иначе разработать узел опирания плит и избежать перекрестных штукатурных тяг. Можно было принять иное соотношение плоскости потолка и отверстий плафонов, вообще выбрать иной принцип их разбивки.

Зал оборудован широкоэкранной и широкоформатной киноустановкой; аппаратная комментаторских помещений обеспечивает возможность радио- и телетрансляции. Большая сцена, рассчитанная на 600 участников концерта, имеет необходимое оборудование и светотехнические устройства.

Двухсветный съемочный павильон фото-киностудии решен, по сути дела, элементами его оборудования. Пространство зала расчленено в разных плоскостях подвесными рабочими галереями и мостиками, стены облицованы акустическими плитами сухой штукатурки со щелевой перфорацией, швы между плитами расшиты сосновыми рейками. Акустический потолок смонтирован из металлических кассет со встроенными светильниками. Полы выполнены из шпунтованных досок; витражи оборудованы двойной системой зашторивания.

Все рабочие классы и лаборатории Дворца пионеров решены по единому стандарту и отличаются различным оборудованием в зависимости от их назначения. Потолки смонтированы из железобетонных настилов с расшивкой швов между плитами, стены оштукатурены и окрашены клеевой краской до потолка в светлые спокойные тона. Полы выложены из полихлорвиниловой плитки (если по условиям технологии не требовалось иное покрытие).

Люминесцентное освещение выполнено в виде линий светильников школьного типа.

Столярка рабочих помещений Дворца выполнена по заданному рисунку финским объединением по продаже стандартных домов «Пуутало».

Она имеет оригинальную конструкцию открывания на горизонтальной оси. Переплеты спаренные, между стеклами установлены подвижные металлические жалюзи.

В комплекте со столяркой поставлены деревянные подоконники, окленные цветным рулонным пластиком.

Все помещения оборудованы встроенными шкафами и складными классными досками.