Дворец является ярким образцом палладианского стиля, заложенного Андреа Палладио. Другой итальянец, знаменитый зодчий Джакомо Кваренги и англичанин-архитектор Джеймс Камерон создал русскую ветвь палладианства, поплотив новые решения в Павловском Дворце (Дж.Камерон), и в усадебных домах Завадовского в Ляличах и графа Безбородко в Полюстрово (Кваренги). Чертами палладианского стиля являются симметричный фасад и строгие геометрические формы, основанные на золотом сечении Ветрувия. Типичное в стиле- портики, оформленные колоннами, трехчастные окна и крестовая планировка. В центре фасада как правило находятся колонны и крытые колоннады с обеих сторон. Пропорции внутренних помещений задаются с помощью математических отношений 3:4 и 4:5.
Александровский дворец начал строиться незадолго до смерти Екатерины II, которая распорядилась о его строительстве в 1792 году для своего любимого внука, Великого князя Александра Павловича ( в будущем Александра I). Подарок императрицы к бракосочетанию Александра Павловича с Великой княжной Елизаветой Алексеевной (дочери маркграфа Баден-Дурлахского Карла Людвига Баденского) был готов в мае 1796 года. За несколько месяцев до смерти Екатерины II молодожены переехали в новый дворец.
Этот яркий образец русской ветви палладианства воплотил знаменитый архитектор Джакомо Кваренги при содействии приверженца русского классицизма, представителя династии архитекторов Нееловых- Петра Неелова. Дворец получился изящным, вытянутым в длину двухэтажным зданием с двойными флигелями по сторонам. Доминантой строения стал центр главного фасада с великолепной сквозной колоннадой коринфского ордера. С другой части, выходящей в сторону регулярной части Александровского парка фасад был представлен в форме полуротонды, которая перекрывалась сферическим куполом.
В последующие периоды дворец неоднократно улучшался. Для этого были привлечены известные мастера и архитекторы: имевший большой опыт в дворцовом устройстве Луиджи Руска, работавший на объектах в Царском Селе Себастьян Черфолио, представитель эклектического русско-византийского стиля Константин Тон, основоположник русского ампира -знаменитый академик Василий Стасов, архитектор Царскосельского дворцового управления Дмитрий Ефимов, знаменитый архитектор Андрей Штакеншнейдер, академик-архитектор Александр Видов, архитектор Сильвио Данини, архитектор периода историзма и модерна Роберт Фридрих Мельцер, знаменитый мастер столярных работ Иоганн Шпонгольц, мастер лепных работ Иенс Моклорд, мастер росписи плафонов Антонио Делла Джакомо и мастер росписи стен Джакомо Феррари. Самыми выразительными внутренними пространствами дворца являются Полукруглый зал, Портретный зал, Бильярдный зал (Мраморная гостиная), центральный зал анфилады (разделенный на 3 части), Зал с горкой, Библиотека, Кленовая гостиная, Полисандровая гостиная, Концертный зал, Угловая гостиная. Любимым залами дворца у императора Александра I были Полукруглый зал и Мраморная гостиная. Следующий хозяин дворца император Николай I любил останавливаться во дворце и произвел несколько улучшений внутренних интерьеров. Для великого князя Александра Александровича (в будущем Александра III) дворец являлся полноценной великокняжеской резиденцией. Однако во время уже царствования Александр III больше посещал Гатчинский дворец.
Наибольшую симпатию к Александровскому дворцу испытывал император Николай II, родившийся здесь в 1868 году. В период 1904-1917 г.г. большую часть времени царская семья находилась в этом дворце. Неудивительно, что многие государственные события происходили здесь: здесь принимали иностранных послов и министров, здесь праздновалось костюмированное 300-летие Дома Романовых и торжественное 200-летие Царского Села. Сюда из Петербурга приезжал Распутин. Здесь император проводил совещания о ходе боев на фронтах Первой мировой войны. Из этого великолепного дворца летом 1917 года император Николай II и самые его близкие люди отправились в ссылку, где встретили мученическую смерть.
После выселения императорской семьи из дворца в нем разместился музей. Но позже, левое крыло дворца стал занимать дом отдыха работников НКВД, а в детских императорских комнатах обосновался детский дом «Юных Коммунаров». Это выглядело насмешкой судьбы.. Другим поворотом судьбы дворца было нахождение в нем немецких и испанских воинских частей в период оккупации Царского Села во время Великой Отечественной войны. Дворцовые интерьеры подверглись вандализму, многие предметы мебели и внутреннего убранства подверглись уничтожению, а перед дворцом было устроено воинское кладбище. После войны дворец использовался не по назначению и предпринимались попытки к его восстановлению. Ситуация в корне разрешилась после получения Александровским дворцом гранта WMF (Всемирного фонда памятников) и уже через год открылась первая постоянная экспозиция для посетителей.