Le nouveau palais impérial a été construit à l'initiative de Nicolas Ier entre 1838 et 1850 à l'emplacement de l'ancien palais grand-ducal d'Ivan III, puis du palais de l'impératrice Élisabeth Petrovna, construit au XVIIIe siècle. La conception et la construction ont été réalisées par un groupe d'architectes, comprenant N.I. Chichagov, V.A. Bakarev, F.F. Richter, P.A. Gerasimov, F.G. Solntsev et d'autres, sous la direction de K.A. Ton, connu comme le fondateur du "style byzantino-russe".

Le complexe palatial, nommé "Grand Palais du Kremlin", comprenait à la fois le nouveau bâtiment et les constructions préservées des XVe-XVIIe siècles, qui faisaient auparavant partie de la résidence grand-ducale et royale. Parmi eux, la Chambre des Granovites, la Chambre d'Or de la Tsarine, le Palais Teremnoi et les églises palatiales. Après l'achèvement de la Chambre des Armes en 1851 et du bâtiment des Appartements adjacent au nord, relié au complexe palatial par un passage aérien, un ensemble unique du Grand Palais du Kremlin a été créé, lié de manière compositionnelle et stylistique.

K.A. Ton a largement reproduit la planification de l'ancien ensemble, tandis que les façades des nouveaux bâtiments développaient des thèmes architecturaux des anciennes structures. L'arcade du premier étage du palais rappelait le sous-sol d'Aleviz, la terrasse au-dessus de l'arcade répétait les anciens balcons, et le jardin d'hiver au-dessus du nouveau passage évoquait les jardins suspendus de l'Antiquité. Les ouvertures des fenêtres du deuxième étage, les pilastres entre elles et la partie centrale avec des kokoshniks et un dôme faisaient écho à l'architecture du Palais Teremnoi. Cependant, les façades du bâtiment manquaient de la pittoresque caractéristique des Terems, en raison de leur sécheresse et de leur monotonie.

Néanmoins, l'œuvre de K.A. Ton a été marquée par l'innovation : il a utilisé des voûtes en briques légères à grande portée, des structures métalliques de charpente et de nouveaux matériaux de construction, tels que le ciment pour les moulages décoratifs, ce qui était très apprécié par ses contemporains.

La planification intérieure du palais compte environ sept cents pièces, y compris le vestibule principal avec un escalier, cinq salles de réception décorées de médailles, les salons de l'impératrice, les appartements de la famille impériale et des locaux de service au premier étage. Les intérieurs, décorés dans divers styles allant du "Renaissance" au "byzantino-russe", se distinguent par leur élégance et la haute qualité des travaux, ce qui permet de qualifier le palais de musée de l'intérieur palatial russe.

En 1933-1934, les salles Alexandre et André ont été transformées en salle de réunion du Soviet suprême de l'URSS, perdant leur splendeur. En 1994-1998, par décision du Président de la Fédération de Russie, les salles ont été restaurées.

Aujourd'hui, l'ensemble du Grand Palais du Kremlin, à l'exception de la Chambre des Armes, sert de résidence principale au Président de la Fédération de Russie.