Dieser ließ den verfallenen Bau nach seiner Regierungsübernahme in den Jahren 1808 bis 1817 im neugotischen Stil umgestalten. Er wollte sich einen Sommersitz erschaffen, in dem gemäß den romantischen Vorstellungen seiner Zeit das mittelalterliche Erscheinungsbild des Baus wiederbelebt werden sollte. Erste Anregungen zu den Spitzbogenarchitekturen und Maßwerkornamenten gab der damals noch junge Architekt Karl Friedrich Schinkel. Die Fertigstellung Schloss Rosenaus wurde im Jahr 1817 anlässlich der Hochzeit Herzog Ernsts III. von SachsenCoburg-Saalfeld (ab 1826 Herzog Ernst I. von SachsenCoburg und Gotha) mit Luise von Sachsen-Gotha-Altenburg mit einem Ritterturnier »in altdeutscher Tracht« auf den Wiesen vor dem Schloss sowie Kostümbällen im Marmorsaal gefeiert. 

Die Wohn- und Gesellschaftsräume in Schloss Rosenau sind durch stark farbige Wandmalereien in neugotischem Stil sowie durch die im Original erhaltenen, schwarz gebeizten und polierten Wiener Biedermeiermöbel geprägt. Überall in den hellen, wohnlich eingerichteten Räumen ist der Wunsch des Herzogs präsent, in seinem Sommersitz »fürstlichen Glanz mit ländlicher Einfachheit« zu verbinden. 1845 besuchte Prinz Albert, der als zweitältester Sohn von Herzog Ernst I. auf der Rosenau geboren wurde, das Schloss gemeinsam mit seiner Gemahlin, Queen Victoria von Großbritannien und Irland. In ihren Erinnerungen schwärmt die Monarchin: »Wäre ich nicht, was ich bin, hätte ich hier mein wirkliches Zuhause.«

Der das Schloss umgebende Park, der sowohl Merkmale des klassischen englischen Landschaftsgartens als auch typisch romantische Elemente aufweist, geht ebenfalls auf Herzog Ernst I. zurück. Von den zahlreichen Parkarchitekturen haben sich die in neugotischem Stil errichteten Wirtschaftsgebäude, eine Felsengrotte mit Wasserfall und eine Turniersäule erhalten.

Das klassizistische Teehaus wird heute als Parkrestaurant genutzt. Zwischen der Orangerie und dem 2008 eröffneten Europäischen Museum für Modernes Glas zeigt der neu angelegte Rastergarten die Grundstrukturen des ehemaligen herrschaftlichen Küchengartens. Besonders reizvoll ist die Aussichtsterrasse am Schloss mit Blumenparterre, Brunnen und Balustrade, die einen wunderschönen Blick auf das Itztal eröffnet.