В 1717 году архитектор Браунштейн начал строительство «каменных палат» для второй супруги Петра I — Екатерины I. Царь вместе с сподвижниками присутствовал на торжествах по случаю окончания строительства дворца в 1724 году, за год до своей смерти. Позже после смерти Екатерины I небольшой двухэтажный дворец в типичном стиле решено было расширить. Разное время этим занимались придворные зодчие: яркий представитель стиля «петровского барокко» — Михаил Григорьевич Земцов, знаменитый составитель генплана Адмиралтейской стороны — Алексей Васильевич Квасов, племянник и зять знаменитого Доменико Трезини- архитектор Джузеппе Трезини, ярчайший представитель «елизаветинского барокко» -Савва Иванович Чевакинский, академик архитектуры Императорской Академии художеств-Франческо Растрелли. Последний уже занимался капитальной перестройкой первоначального здания и в 1756 году анонсировал открытие нового облика дворца Елизавете Петровне и заморским послам. Расширенный дворец уже обладал внутренней динамикой, где например, над северной частью дворца возвышались 5 золоченых глав Дворцовой церкви, а над южной частью высился купол с многоконечной звездой на шпиле. Живописности дворцу придавали и кариатиды, и фигуры атлантов, и львиные маски и множество других других лепных украшений, и широкая лазоревая лента фасада с белоснежными колоннами. Анфиладное расположение залов, введенное Растрелли впервые в России было интересно тем, что протяженность парадных комнат равнялась длине всего здания дворца.
При следующей императрице Екатерине II архитектор Камерон, любивший античность создал новые утонченные интерьеры для дворца: Лионская и Арабесковая гостиные, Серебряный кабинет, Китайский зал, Купольная столовая, Опочивальню и Синий кабинет.
Следующим этапом культурной эволюции дворца была эпоха императора Александра I, когда по его заказу в 1817 году знаменитый архитектор Василий Стасов создал Парадный кабинет и несколько смежных с ним комнат, оформленных в едином стиле победы и славы Русского оружия, в стиле побед, одержанных русской армией в Отечественной войне 1812 года.
Во времена Александра II финальным аккордом в анфиладе дворца стала Парадная лестница, созданная в 1860–1863 г.г. в стиле «второго рококо» представителем архитектурной эклектики Ипполитом Антоновичем Монигетти.
Во время Великой Отечественной войны Екатериненский дворец был занят фашистскими частями в период оккупации Царского Села. После наступления Красной Армии в 1944 году покидающие Царское Село гитлеровцы сильно разрушили дворец.
