Во время строительства своего Путевого дворца в Стрельне в период 1705-1711 г.г. Петру I пришла идея построить на обширном пространстве, прилегающему к Финскому заливу своей собственной парадной резиденции, не уступающей знаменитому Версалю. К проектированию дворцово-паркового ансамбля приступили в 1710 году. В разные годы над этим трудились: Себастьян Чиприани, Жан-Батист Александр Леблон, знаменитый Бартоломео Растрелли, итальянский зодчий Николо Микетти. Последний и сформировал основную «рабочую» концепцию комплекса с доминантой- Стрельнинским дворцом. Возникшую проблему с постоянной работой фонтанов в комплексе разрешить не смогли, потому что она оказалась достаточно сложной и связана была с передами высот близлежаших рек Кикенки и Стрелки, питающих фонтаны и территорией комплекса. Разница составляла 10 метров. Генерал-фельдмаршал и талантливый гидротехник Миних, пользовавшийся расположением Петра смог убедить императора перенести фонтанные сооружения в Петергоф, в другой дворцово-парковый комплекс. Это сыграло решающую роль в судьбе проекта, а со смертью Петра I в течение 5 лет все работы в Стрельне были прекращены. Тем не менее в 1752 году в правление Елизаветы Петровны. работы были возобновлены и к ним был привлечен Бартоломео Растрелли. В Стрельнинском дворце появилась большая парадная лестница, произведены перепланировки больших залов. При императоре Павле I, не испытывавшем особого интереса к этому месту, императорская резиденция лишилась своего высокого статуса и вообще указом Павла I в 1797 году перешла его сыну Константину. В 1802 году дворцом плотно занялся знаменитый архитектор Воронихин, внесший значительные изменения. Например, в бельэтаже была сооружена парадная анфилада, был надстроен вельведер, появилось богатое живописное убранство. При новом владельце, великом князе Константине Николаевиче к дальнейшей перестройке были привлечены талантливые зодчие Штакеншнейдер и Мейер, которые выполнили работы по устройству балконов и эркеров на фасадах дворца, устройству домовой церкви и отделки личных княжеских покоев в эклектичном стиле. Впоследствии во дворце проживали: семья великого князя Константина Константиновича, греческая королева Ольга Константиновна, вдова убитого греческого короля Георга I.
После октябрьской революции 1917 года дворец был национализирован большевиками и в нем разместилась школа-колония для трудных подростков. В 30-е годы XX века во дворце расположился санаторий. ВО время Великой Отечественной войны дворец был полностью разрушен. Восстановили го к 1950 году силами курсантов Арктического училища.