Стара істина говорить, що на час ремонту або будівництва краще всього виїхати у відпустку. Дотримуючись цієї мудрості, великий князь Павло Петрович і велика княгиня Марія Федорівна в 1782 році поїхали в подорож по Європі, а Великий палац в Павловську був закладений в їх відсутність на місці дерев'яного палацу «Паульлюст» ( «Радість Павла»).
Будівництвом керував суворий шотландський архітектор Чарльз Камерон. Протягом всього часу спорудження палацу він постійно конфліктував зі своїми найяснішими замовниками. Смаки Павла Петровича помітно відрізнялися від поглядів майстра, нав'язаного йому Катериною. Незважаючи на те, що полеміка йшла при посередництві кур'єрів, будівництво все-таки рухалося вперед. У 1784 році будівлю було в цілому завершено, і почалася обробка внутрішніх приміщень. 
План Павловського палацу за проектом Чарльза Камерона
Роботи зі створення палацу велися в виключно важких умовах. Зігнані на будівництво селяни копали канави, корчували пеньки, носили будівельні матеріали. Роботи йшли цілий рік, в будь-яку погоду. Працівники недоїдали і хворіли на цингу, багато бігли. «Негайно зібрати працівників і примусити їх працювати. Треба їх неодмінно змусити працювати і, в разі потреби вживати на те строгість і не випускати їх з міста », говорилося в одному з наказів керівника будівництвом.
Фасад будівлі був витриманий в строгому стилі класицизму, але палацові покої сяяли воістину царською розкішшю. Тут збереглися багато елементів бароко. Саме цей контраст між зовнішньою скромністю і пишністю оздоблення внутрішніх приміщень складає особливу красу Павловського палацу.
Після сходження Павла Петровича на престол палац зазнав серйозних переробок. Адже тепер це була не садиба великого князя, а імператорська резиденція. До робіт було залучено улюблений архітектор Павла, Вінченцо Брена. Під його керівництвом були розширені бічні корпусу і прибудований церковний флігель. Над одноповерховими галереями з'єднують центральний і бічні корпусу був надбудований ще один поверх. Передбачалося вирити перед палацом рів, як це було зроблено в Михайлівському замку і Замку біп, але смерть Павла I поставила хрест на цих планах.
Серйозним переробкам були піддані і внутрішні приміщення палацу. Бренна створив Італійський і Грецький зал, задумані ще Камероном, а так же побудував багато нових об'єктів: Кавалерский і Великий (або Тронний) зали, Двірцеву церква, картинну галерею, кабінети і т.д. Всі вони вражали відвідувачів розкішшю і пишним оздобленням.
Смерть імператора, чи не поставила крапку в історії робіт з облаштування Павловського палацу. Вдовуюча імператриця Марія Федорівна володіла надлишком вільного часу і коштів, які вона щедро витрачав на створення прекрасного. Для робіт в Павловську вона привернула кращих архітекторів свого часу - Джакомо Кварнегі, Андрій Вороніхіна і Карло Россі.
Особливо складна задача впала на плечі Вороніхіна, який протягом ряду років був головним архітектором Павловська. При ньому було проведено відновлення палацу після спустошливої пожежі 1803 року. До праць Карла Россі належить створення чудовою палацової бібліотеки.
Історія не знала ансамблю подібного Павловському палацу, збудованого і прикрашеного за короткий відрізок часу (рубіж XVIII- XIX ст.).
До 1828 року палац належав Марії Федорівні, а після її смерті він перейшов у володіння її молодшого сина - Михайла Павловича. Останній, намагався зберегти Павловська в його первозданному стані, але через брак коштів і парк і палац за Михайла Павловича добряче застаріли.
Наступний господар Павловська, великий князь Костянтин Миколайович відкрив для відвідувачів палацову картинну галерею і музей. При ньому перед палацом з'явився і пам'ятник Павлу I - копія монумента, встановленого в Гатчині . Правда, на відміну від оригіналу, пам'ятник в Павловську стояв не лицем, а спиною до палацу. 
Павловський палац в 1944 році
Нащадки Костянтина Миколайовича володіли палацом до 1917 році. Тимчасовий Уряд оголосила про націоналізацію майна царської сім'ї, але до появи на сцені більшовиків, великі князі продовжували жити в своєму володінні, потихеньку займаючись інвентаризацією майна. В Павловськ прибула спеціальна комісія очолювана графом Олександром Олексійовичем Полонцевим, за описом і обліку художніх колекцій у всіх палацах Романових. Вчені були вражені побаченим, адже вони ніколи раніше не отримували доступ в приватні володіння царської родини. І справа була не тільки в художній цілісності будівлі. Відвідувачі неначе переміщалися з XX століття в XVIII століття. Адже в Павлівському палаці тільки-тільки почався перехід зі свічок на електрику.
Після Жовтневої революції в Павлівському палаці був відкритий музей, але відвідувачі недовго насолоджувалися його скарбами. У 1944 році палац був спалений відступаючими німецько-фашистськими військами. Можливість його відновлення довгий час залишалася під питанням, хоча ентузіасти-реставратори приступили до роботи ледь відгриміли останні вистріли в околицях Павловська. Тільки в 1957 році перші туристи знову відвідали відреставровані приміщення палацового комплексу. Повна реставрація основних залів була завершена в 1978 році. Сьогодні для відвідувачів відкрито 45 залів палацу.
