Der Katharinenpalast verdankt seine Schönheit drei russischen Kaiserin: Katharina I., Elisabeth Petrowna und Katharina II., die ihrer Landresidenz in Zarskoje Selo besondere Aufmerksamkeit schenkten.

Heute ist es schwer vorstellbar, dass vor drei Jahrhunderten an der Stelle dieses grandiosen Gebäudes ein bescheidenes zweigeschossiges Palais mit 16 Zimmern stand, bekannt als die Steinhallen. Der Bau begann 1717 unter der Leitung des Architekten Johann Braunstein. Zur gleichen Zeit wurde der Obere Garten mit drei Terrassen und der Untere Garten am östlichen Hang angelegt. Im Westen entstand der Tiergarten, der später zum Alexandersgarten wurde.

Im Jahr 1744 baute der junge Architekt Kwasow das Gebäude auf und verband es mit Galerien zu den zweigeschossigen Flügeln. Jeder neue russische Herrscher brachte seine Änderungen in den Katharinenpalast ein.

Bedeutende Veränderungen fanden unter Kaiserin Elisabeth Petrowna im Jahr 1752 statt. Francesco Rastrelli, ein Meister des Barock, leitete vier Jahre lang die Rekonstruktion des Gebäudes und des Parks.

Während des Großen Vaterländischen Krieges wurde Zarskoje Selo besetzt, und der Palast wurde fast vollständig zerstört, 80% seiner Innenräume gingen verloren. Der Bernsteinzimmer wurde von den Faschisten abtransportiert und verschwand in Königsberg vor dem Eintreffen der sowjetischen Truppen.

Viele Exponate des Museums gingen bereits in den 1930er Jahren durch den Verkauf wertvoller Kunstgegenstände verloren. Die Mitarbeiter versuchten, die Exponate zu schützen, indem sie deren Wert herabsetzten, zum Beispiel indem sie anstelle der italienischen Schule die spanische angaben. Einige Kunstwerke wurden in die Eremitage übergeben, um dort Lücken zu füllen.

Wertvolle Exponate der Kinderetage des Palastes, einschließlich Lehrbücher und Herbarium, gingen vollständig verloren, da sie in Waisenhäuser in Petrograd übergeben wurden.

Im Jahr 1959 wurden dank der Bemühungen von Restauratoren, Historikern und Architekten sechs Säle des Museums eröffnet. Im Jahr 2003 konnten die Besucher das restaurierte Bernsteinzimmer sehen, für das etwa 6 Tonnen Bernstein verwendet wurden.

Bis 1910 wurde der Katharinenpalast als Großes Zarskoselski bezeichnet. Heute ist er ein Objekt des kulturellen Erbes von föderaler Bedeutung und Teil des Staatlichen Museums-Reservats „Zarskoje Selo“.