В 1717 году, когда на берегах Невы создавался Санкт-Петербург, в Царском Селе под руководством архитектора И.Ф. Браунштейна началось строительство первого каменного царского дома, вошедшего в историю под названием "каменных палат" Екатерины I. В августе 1724 года, в знак завершения строительства, во дворце устроили празднество, во время которого "палили из 13 пушек трижды". На торжестве присутствовали царь и крупные государственные деятели. В то время дворец представлял собой типичное для русской архитектуры начала XVIII века небольшое двухэтажное сооружение.
В царствование императрицы Елизаветы Петровны, в конце 1742 - начале 1743 года, решено было расширить здание по проекту М.Г. Земцова, однако смерть зодчего помешала осуществлению замысла. После Земцова работы в Царском Селе вели А.В. Квасов и его помощник Дж. Трезини, но уже в мае 1745 года Трезини сменил известный архитектор С.И. Чевакинский, который осуществлял надзор за строительством в Царском Селе вплоть до начала 1750-х годов.
С конца 1748 по 1756 год строительство Царскосельской резиденции возглавлял обер-архитектор императорского двора Ф.Б. Растрелли.10 мая 1752 года Елизавета Петровна подписала указ о капитальной перестройке старого здания, и уже 30 июля 1756 года Растрелли демонстрировал свое новое творение венценосной заказчице и иностранным послам.
Дворец, возведенный в стиле барокко, восхищал своими размерами, мощной пространственной динамикой и "живописностью" декора. Широкая лазоревая лента фасада с белоснежными колоннами и золоченым орнаментом выглядела празднично.
Дворцовые фасады Растрелли украсил фигурами атлантов, кариатид, львиными масками и другими лепными украшениями, выполненными по моделям скульптора И.Ф. Дункера. Над северным корпусом возвышались пять золоченых глав Дворцовой церкви, над южным, где находилось парадное крыльцо - купол с многоконечной звездой на шпиле. На позолоту наружных и внутренних украшений ушло около 100 килограммов червонного золота. Тогда же был окончательно оформлен парадный плац, огражденный дворцовыми флигелями и расположенными полукругом одноэтажными служебными корпусами.
Столь же роскошно Растрелли украсил и апартаменты дворца. Созданная им Парадная анфилада, декорированная золоченой резьбой, получила название "золотой". Анфиладное расположение залов, не известное в России до середины XVIII века, Растрелли вводил и в других дворцах, но только в Царском Селе протяженность парадных комнат равнялась длине всего здания - от Парадной лестницы до Дворцовой церкви.
В 1817 году по заказу императора Александра I архитектор В.П. Стасов создал Парадный кабинет и несколько смежных с ним комнат, оформленных в едином стиле - все в этих помещениях было посвящено прославлению блестящих побед, одержанных русской армией в Отечественной войне 1812 года.
Последним аккордом в анфиладе дворца стала Парадная лестница, созданная в 1860-1863 годах И.А. Монигетти в стиле "второго рококо".
Центральная часть дворца - Средний дом - возникла из "каменных палат о 16 светлицах" Екатерины I, построенных архитектором И. Браунштейном в 1724 году. Макет этих палат до сих пор хранится в запасниках Екатерининского дворца.
Средний дом декорирован атлантами, кариатидами, картушами и маскаронами на фронтонах и над окнами, богато оформленными капителями колонн (ранее на кровле стояли статуи и вазы). На главном фронтоне Среднего дома - картуш с короной и вензелем Императрицы Екатерины I "Е". В 1756 году скульптурные украшения дворца были покрыты позолотой. Внешнее оформление корпусов, созданных взамен галерей, выполнено под стать убранству фасада Среднего дома. Особенно пышно в стиле барокко оформлен фасад Церковного корпуса. Не менее величествен и строг Зубовский корпус. Циркумференции завершает кованая чугунная решетка с воротами и гербом России. Из-за обилия золоченых деталей ворота названы "золотыми". В 1756 году только на позолоту ворот, ваз, статуй, лестниц, фасадов, интерьеров дворца ушло около ста килограммов золота. Кроме центральных, "золотых" ворот на парадный двор ведут и двое боковых. Наиболее интересны железные, примыкающие к Церковному корпусу. Они выполнены по рисунку Ф.Б. Растрелли в 1749 году слесарным мастером Кордони. Став главным архитектором Царского Села в 1748 году, Ф.Б. Растрелли немедленно приступил к работам во дворце. Основной этап перестройки проходил с 1752 по 1756 год. Выдающийся архитектор сразу определил важнейшее звено преобразований: формирование ансамбля вокруг главной оси Арсенал - Эрмитаж и необходимость замены деревянных галерей с колоннами между флигелями (архитекторы А. Квасов и С. Чевакинский) на полноэтажные конструкции. Поистине величествен Большой, или Тронный, зал дворца площадью 1000 квадратных метров, с высотой потолков семь метров. Он залит потоками света, льющегося сквозь огромные двухъярусные окна, расположенные друг против друга, а обилие позолоченной деревянной резьбы и зеркал в отделке стен создает иллюзию безграничности пространства зала. Всю площадь потолка с 1753 по 1757 год занимал живописный гигантский трехчастный плафон "Триумф России" работы художника Д. Валериани. Впоследствии его заменили росписями Франчуоли и Вундерлиха. В настоящее время угловые части плафона "Аллегория Победы" и "Аллегория Мира" в свое время изъятые по указу Павла I, обнаружили в Инженерном замке и вернули на прежнее место.
Среди прочих помещений богатым убранством выделяются Зеленая столовая, Картинный и Лионский залы. В облицовке стен последнего использован лазурит, а паркет этой комнаты, набранный из 12 ценнейших пород дерева, инкрустирован перламутром. Сразу за Картинным залом дворца располагалась Янтарная комната. Она создавалась по проекту А. Шлютера с 1701 по 1711 год группой известных немецких мастеров-янтарщиков, в которую входили Годфрид Туров и Готфрид Туссо. Существует предание, что комната была бесцеремонно выпрошена у прусского короля Фридриха-Вильгельма I Петром I во время пребывания его в Берлине в 1716 году и в следующем году отправлена в Россию. По другой версии Петр I обменял ее у короля за 55 русских гренадеров, токарный станок и бокал ручной работы. Без движения это сокровище пролежало в Санкт-Петербурге до 1743 года, а затем мастер Мартелли смонтировал Янтарную комнату в Зимнем дворце Санкт Петербурга. В 1755 году, по указу Екатерины II, убранство комнаты было перенесено солдатами гвардии на руках в Царское Село, и Мартелли вновь воссоздал ее в одном из залов Большого дворца. Уникальное убранство комнаты выполнено из мозаичных янтарных панелей, декорированных узкими зеркальными пилястрами, вместо капителей, завершенных скульптурными женскими головками. Наверху - широкий фриз, расписанный под янтарь, на фоне которого выделялись резкие рамки, гирлянды цветов, фигуры амуров. Двадцать два больших панно дополняли 180 янтарных досок и врезанных украшений в виде головок, щитов, тюльпанов, роз, раковин.
В пять панно Ф. Растрелли вмонтировал мозаичные картины из цветной яшмы - аллегории пяти чувств человека. Золотистые и темные пластины полированного янтаря в сочетании с разноцветной яшмой и золоченым деревом создавали фантастическое зрелище. Изысканное убранство комнаты органично дополняли плафон "Мудрость, охраняющая юность от соблазнов любви" и узорный паркет из редчайших пород дерева, созданный по рисункам В.И. Неелова. Плафон кисти Фонтебассо был утрачен в ХIХ веке, сама же Янтарная комната исчезла во время оккупации и до сих пор не найдена.
В одно время с дворцом создавались и парки - пейзажный и в регулярном стиле. Над их планировкой трудились садовники Я. Розен и И. Фохт. Пейзажный парк был вписан в окружающую панораму местности, а регулярный устроен в виде нисходящих террас, уступами. В 1721 году сделаны два уступа, разделяющие парк на Верхний и Нижний. В 1725 году - третий уступ, к мельничному каскаду прудов. Парк богато украшен скульптурой, но в ансамбле доминируют павильоны: Эрмитаж, Нижняя ванна, Верхняя ванна, Грот и другие.
Характерная особенность облика Екатерининского дворца - большие, почти на всю высоту стен, часто поставленные окна, обрамленные фигурными барочными наличниками с рельефной выкруткой на лепных кронштейнах в верхней части, а также сложнопрофилированный карниз большого выноса. Барочному облику здания контрастно противопоставлен классический декор интерьеров, созданный в 1785 - 1800 годах по проекту Д. Кваренги.
В Екатерининском дворце имеется девять помещений, образующих две параллельные анфилады, одновременно связанные между собой. Восточная анфилада включает Зеленую гостиную, Желтый зал. Синюю гостиную; западная - Переднюю (Вестибюль), Подогревальню, Опочивальню (Спальню), Кабинет. К передней примыкают Угловая (Павловская) гостиная и Проходная.
Декор парадного Желтого зала, Зеленой и Синей гостиных, выходящих окнами в Монплезирский сад, а также Передней, Спальни и Кабинета отличен благородной простотой и стройностью. В обработке стен и потолков этих высоких, просторных, светлых помещений, кажущихся большими от зеркал в межоконных простенках, искусно варьируется различная расколеровка гладких стен, определяющая даже название интерьеров, декоративная роспись в манере гризайль, лепные панно и рельефы, а также классические архитектурные элементы - пилястры кронштейны, сандрики, профилированные тяги.
Важная роль в декоре интерьеров Екатерининского дворца отведена живописи, исполненной темперой по штукатурке в манере гризайль. Живописными композициями декорированы стены, десюдепорты, но главным образом - падуги и потолки. По своему образному строю живопись типична для классицизма.
Интерьеры Екатерининского корпуса обставлены художественной мебелью, отвечающей стилистике и функциональному назначению помещений, а также украшены часами и другими предметами из бронзы русской и французской работы.