Гатчинський палац був побудований за проектом Антоніо Рінальді в 1766-1781 роках. Будівля призначалася для графа Григорія Орлова - фаворита імператриці Катерини II. Улюбленець цариці жив тут недовго, і в 1783 році Катерина II подарувала Гатчини своєму онукові - великому князю Павлу Петровичу.

Роботи по переробці інтер'єрів палацу стали проводитися з початку 1790-х років, восени 1796 року розпочалося розширення будівлі за проектом архітектора Вінченцо Брена. Переробка закінчилася в 1800 році під керівництвом нового головного архітектора Гатчини Андреяна Захарова. Наступну велику перебудову палац пережив в 1840-і роки, коли ним володів імператор Микола I. У 1850-х роках тут створили масивну бастіонну стіну, і на цьому масштабні переробки палацу завершилися, згодом проводився тільки поточний ремонт.

Пам'ятник Павлу I на плацу відкрили 1 серпня 1851 року. У 1880-х роках до палацу провели телефон і електрику, замінили каналізацію і водогін. Замість пічного опалення було встановлено калориферне.

З 27 травня 1917 року в приміських палацових резиденціях Петрограда почали свою роботу комісії з приймання і опису майна палаців. Тоді було вирішено зробити палаци національними музеями, першим директором гатчинского став Валентин Зубов. 10 травня 1918 року музей відкрили для відвідувачів. До початку Великої Вітчизняної війни Гатчинський палац нерідко називали «приміським Ермітажем» - він був найбільшим з приміських музеїв.

15 серпня 1941 року поблизу стін Гатчинського палацу розірвалася перша фашистська авіабомба. Повністю вивезти цінності, що знаходяться в палаці, не вдалося. Майно, що залишилося сховали в підвалах, великі скульптури закопували в парку і закривали мішками з піском. Останні співробітники Гатчинського музею евакуювалися 9 вересня 1941 року, і до січня 1944 року в Гатчині знаходилися окупанти. Відступаючи, фашисти замінували і спалили палац, частина цінностей знищили, решту відвезли до Німеччини.

Після закінчення Великої Вітчизняної війни палац-музей в Гатчині не планували відновлювати, вважаючи це нерентабельним. Врятоване майно передали на зберігання в 24 музеї СРСР, і частина з них до цих пір не повернулася до палацу. Реставраційні роботи почалися лише в 1976 році і до цих пір не завершені через недостатнє фінансування. Зараз музей відкритий щодня з 10 до 18 годин (каси - до 17 годин) кожен день, крім понеділка. Перший вівторок місяця є санітарним днем. З Санкт-Петербурга до Гатчини можна дістатися або електричкою з Балтійського вокзалу, або автобусом №431, або маршрутками №№18 і 18А від станції метро «Московська».