Para ornamentar o terraço do Passeio, o local mais freqüentado do parque, Mestre Valentim construiu dois pavilhões quadrangulares que funcionavam como mirantes. Os pavilhões ficavam situados nas extremidades do belvedere e eram decorados nos cantos com vasos de mármore. Desses vasos saíam abacaxis de metal, fundidos por Mestre Valentim nas fornalhas da Casa do Trem.

A decoração interior dos pavilhões ficou a cargo de dois famosos artistas cariocas do século XVIII: Francisco Xavier Cardoso Caldeira, o Xavier dos Pássaros, e Francisco dos Santos Xavier, o Xavier das Conchas. Nas paredes de ambos os pavilhões encontravam-se os célebres painéis elípticos pintados por Leandro Joaquim.

O pavilhão decorado por Xavier dos Pássaros teve o teto revestido por trabalhos de conchas e ornamentado nas cornijas por penas e desenhos de pássaros. As paredes desse pavilhão exibiam painéis de produtos da terra. O pavilhão de Xavier das Conchas, por sua vez, apresentava, ao redor das cornijas, figuras de peixes, executadas com pequenas conchas. Os painéis desse pavilhão retratavam cenas marítimas e cotidianas do Rio de Janeiro.

De acordo com o relato de Luiz Gonçalves dos Santos, o Padre Perereca, no pavilhão das penas via-se a escultura do deus Apolo tocando uma lira, enquanto que, no pavilhão das conchas, via-se o deus Mercúrio. Ambas as estátuas eram de mármore português e coroavam os pavilhões. Ao colocar as duas estátuas nos pavilhões, Valentim tentou unir, segundo Anna Maria Monteiro de Carvalho, os ideais de arte (Apolo = deus da Arte) e de utilidade (Mercúrio = deus do Comércio).

Vários viajantes que aportaram no Rio no período colonial descreveram os pavilhões do Passeio Público. Os mirantes eram considerados então a maior atração da cidade, e foram chamados de summer houses pelos estrangeiros. O viajante Charles Ribeyrolles, aportado no Rio em 1850, se referiu aos pavilhões como dois caramanchéis floridos.

Em 1792, John Barrow, à caminho da Cochinchina, aportou no Rio. Barrow visitou o Passeio Público e registrou em seu diário que os pavilhões guardavam 16 painéis elípticos, retratando cenas do porto e os produtos nativos do Brasil, como minas de diamante e ouro, a cana-de-açúcar, o anil, a canchonilha, a mandioca, o café, o arroz e o cânhamo. Barrow não se deteve sobre os painéis das vistas do Rio, se interessando apenas pelos de produtos nativos.

Outro viajante inglês, George Stauton, aportado no Rio também em 1792, acrescentou novos dados à descrição dos pavilhões do Passeio feita por Barrow. Segundo Stauton, as telas do pavilhão das penas eram mal-executadas e maiores que as do pavilhão dos peixes. O único painel de cenas do Rio descrito por Stauton foi o da Pesca da Baleia.

Segundo a descrição de John Luccock, de 1808, os pavilhões possuíam quatro janelas envidraçadas e duas portas de dobrar. O teto era em forma de pirâmide octogonal, e nas paredes ficavam os painéis. Lucock descreveu todas as telas com cenas do Rio, inclusive as duas hoje desaparecidas: o incêndio de uma grande nau holandesa e a entrada da barra.

Os pavilhões, arrasados pelas constantes ressacas, foram definitivamente demolidos em 1817. Com a demolição, o terraço do Passeio foi ampliado. Os abacaxis de ferro confeccionados por Valentim desapareceram, assim como mais da metade das telas de Leandro Joaquim. Em 1841 foi realizada uma grande reforma no Passeio, quando são erguidos no terraço dois novos pavilhões, substituindo os dos tempos de Valentim. Esses pavilhões octogonais foram demolidos quando da construção do Teatro-Cassino Beira Mar (ver Século XX).

Os painéis que sobreviveram à demolição dos pavilhões podem ser vistos hoje no Museu Histórico Nacional e no Museu Nacional de Belas Artes. São os seguintes: