Seiring waktu, arah bangunan diubah pada tahun 1802 menjadi menghadap ke selatan. Pada masa pemerintahan Herman Willem Daendels sekitar tahun 1810, Gedung Grahadi mengalami renovasi besar dengan mengusung gaya arsitektur Indis Empire Style yang berciri kolonial dengan sentuhan neo-klasik Eropa.
Dalam perjalanan sejarahnya, fungsi gedung ini terus mengalami perubahan. Pada masa kolonial, Grahadi digunakan sebagai rumah dinas Residen Surabaya sekaligus tempat kegiatan resmi seperti pertemuan dan sidang. Saat pendudukan Jepang, bangunan ini beralih fungsi menjadi kediaman gubernur Jepang.
Setelah Indonesia merdeka, Gedung Grahadi ditetapkan sebagai rumah dinas Gubernur Jawa Timur. Gubernur pertama yang menempatinya adalah R.T. Soerjo. Kini, selain sebagai rumah dinas, gedung ini juga difungsikan sebagai lokasi berbagai kegiatan kenegaraan.
