Gatchinapalatset uppfördes under åren 1766-1781 av den italienske arkitekten Antonio Rinaldi på uppdrag av greve Grigori Grigoryevich Orlov, kejsarinnan Katarina II:s särskilda favorit. Palatset byggdes i flera olika stilar, det har bland annat influenser från medeltida riddarborgar och ryska storgods och dess innanmäte är typiskt för den ryska klassicismen.

Katarina den stora tyckte mycket om slottet och dess vackra park och då greve Orlov dog 1883 köpte hon det av hans arvingar och gav det till sin son, den framtida tsar Paul I. Paul ägde slottet under arton år (fram till sin död) och under den tiden byggde han ut palatset, renoverade interiörerna i neoklassisk-stil och tillförde trädgården ett antal olika broar, paviljoner och portaler.

Greve Orlov - Katarina II - Paul I

Efter Pauls död ägdes slottet mellan åren 1801-1828 av hans änka Maria Feodorovna och av tsar Nikolai I mellan åren 1828-1855. Tsar Nikolai I lät expandera både palatset och parken, bland annat genom att göra Arsenalhallarna till en del av slottet. 1851 lät han uppföra ett monument av sin far framför palatset och 1854 öppnade han en järnväg mellan Gatchina och St.Petersburg.

Nikolai I;s son, Alexander II, använde palatset som sitt andra residens och lät bygga en jaktby på Gatchinas mark. Han lät även genomföra en del renoveringar av slottet. Alexander II mördades i ett bombattentat 1881 och hans son, tsar Alexander III, lät flytta ut hela sin familj till Gatchina där de levde fram till att Alexander III dog 1894. Under de många år som familjen bodde på Gatchina lät Alexander III renovera slottet samt introducera det för nymodigheter som elektricitet och rinnande varmvatten. Alexander III och hans hustru Maria Feodorovna (prinsessan Dagmar av Danmark) var palatsets sista residenter och Maria Feodorovna är idag skyddshelgon av staden Gatchina, palatset och dess parker.