Niedługo po ukończeniu budowy rozpoczęto modernizację pałącu według projektów czołowych architektów klasycyzmu Dominika Merliniego i Jana Chrystiana Kamsetzera. Kolejny właściciel – Edward Raczyński wprowadził zmiany podyktowane względami ideowo-użytkowymi, które przyniosły w duchu romantycznym modernizację wnętrz po 1815 roku. Miejsce Sali balowej zajęła neogotycka zbrojownia, w której obok broni przechowywano patriotyczne pamiątki. Zlikwidowano kaplicę a jej miejsce zostało przeznaczone na owalną bibliotekę i oranżerię. Równocześnie w parku wzniesiono kościół-mauzoleum.
Pod koniec XIX w. kolejny przedstawiciel rodu, Edward Aleksander przeprowadził modernizację wnętrz pałacowych w oparciu o projekty przygotowane przez krakowskiego architekta Zygmunta Hendla. Do części wnętrz wprowadzono nową dekorację sztukatorską i piece kaflowe, a w dawnej reprezentacyjnej jadalni na piętrze pałacu utworzono neorokokową bibliotekę. W 1910 r. powstał budynek galerii z południowym skrzydłem pałacowym. Znalazła się w nim cenna kolekcja obejmująca malarstwo polskie i zagraniczne z przełomu XIX i XX w. Zbiór liczył pierwotnie 466 dzieł (obecnie ok. 300) i był dostępny publicznie. Stanu pałacu nie zmienił użytkowy remont przeprowadzony pod koniec lat 20- tych XX w, kiedy w wybranych pomieszczenia zamontowano system centralnego ogrzewania.
Rogalin pozostał rodową siedzibą Raczyńskich do 1939 roku. W czasie II wojny światowej pałac zajmowała szkoła Hitlerjugend a w ogrodzie urządzono plac apelowy a w parku boisko sportowe. Zniszczeniu uległa wówczas część wyposażenia i wystroju pałacu, m.in. neorokokowa biblioteka.
W 1948 r. zespół pałacowo-parkowy w Rogalinie został przekazany Muzeum Wielkopolskiemu (ob. Muzeum Narodowemu) w Poznaniu. Funkcję muzealną pełnił wówczas korpus pałacu i galeria obrazów. Pozostałe budynki przeznaczono na cele użytkowe. Degradację pałacu i nieudane próby renowacyjne udało się zatrzymać po zmianach politycznych w 1989 roku. W 1991 z inicjatywy Edwarda Raczyńskiego, Prezydenta RP na uchodźstwie utworzono Fundację im. Raczyńskich przy Muzeum Narodowym w Poznaniu, której przekazano prawa do rogalińskiej rezydencji i zbiorów.