Gaudí va intervenir de manera global en l’edifici, transformant-ne tant l’estructura interior i la distribució funcional com l’aspecte exterior. La reforma va incloure el desmuntatge de la façana fins al tercer pis, l’addició de dues plantes i un terrat, i una reorganització completa dels espais interiors. El pis principal, destinat a la residència del propietari, esdevé l’àmbit més emblemàtic de l’edifici, amb una tribuna sostinguda per columnes de formes orgàniques que evoquen estructures òssies i grans finestrals que afavoreixen l’entrada de llum natural.

Un dels aspectes clau del projecte és la investigació sobre la llum i la ventilació. Gaudí va unificar els dos patis interiors existents en un de sol i va situar-hi l’escala principal. Les parets del pati estan revestides amb rajoles ceràmiques de degradació cromàtica, amb tons més foscos a la part superior i més clars a la inferior, per regular la captació i reflexió de la llum. A més, la mida de les finestres disminueix progressivament a mesura que s’ascendeix, garantint una il·luminació equilibrada a totes les plantes. Al pis principal, Gaudí va incorporar un sistema de ventilació inferior, amb obertures verticals protegides amb reixats de fusta, que faciliten la renovació de l’aire sense necessitat d’obrir completament les finestres.

La façana destaca pel seu recobriment amb fragments de ceràmica i vidre mitjançant la tècnica del trencadís, que confereix a l’edifici un fort caràcter cromàtic i dinàmic. Els balcons de ferro, produïts en sèrie però amb gran expressivitat formal, reforcen aquesta sensació de moviment orgànic.

La remodelació es completa amb unes golfes destinades a serveis comunitaris, construïdes amb arcs parabòlics, i un terrat on sobresurten quatre conjunts de xemeneies decorades amb trencadís policrom i motius florals. Aquestes solucions arquitectòniques i ornamentals situen la Casa Batlló com una obra clau de la maduresa creativa de Gaudí, immediatament anterior a la construcció de La Pedrera-Casa Milà.

La Casa Batlló forma part de l’anomenada “Mansana de la Discòrdia”, conjunt d’edificis modernistes del passeig de Gràcia que inclou també la Casa Amatller i la Casa Lleó Morera, i que exemplifica la riquesa i diversitat del Modernisme català.

La Casa Batlló està declarada Monument Històric-Artístic (categoria de BCIN) des de 1969 i inscrita a la llista del Patrimoni Mundial de la UNESCO el 2005, dins del conjunt Obres d’Antoni Gaudí.