Nel 1765 Caterina la Grande, zarina dell'impero russo, acquistò fin dall'inizio il castello di Gatchina da Boris Ivanovich Kurakin, un piccolo palazzo a 40 km a sud della capitale San Pietroburgo. Caterina donò il castello al conte Grigorij Grigoryevich Orlov, che aveva ideato il colpo di stato che aveva portato all'assassinio di Pietro III di Russia e all'ascesa al trono della stessa Caterina tre anni prima. Orlov era uno dei favoriti di Caterina e il castello di Gatchina sembrava alla zarina la ricompensa più appropriata per i suoi servizi allo stato ea se stessa. Il 30 maggio 1766 iniziò la costruzione di un nuovo edificio in stile neoclassico su una collina nei pressi del lago Serebrjanoe, sfruttando l'area in cui si trovava l'antico castello. Caterina e Orlov commissionarono insieme il nuovo palazzo ad Antonio Rinaldi, un architetto italiano particolarmente popolare in Russia all'epoca. Il progetto di Rinaldi racchiude i tratti caratteristici dell'architettura russa combinati con elementi dei castelli medievali e dei casino di caccia inglesi. Il palazzo doveva essere costruito con lastre di pietra provviiente del vicino villaggio di Gatchina, oltre a pietra calcarea di Paricy e pietra di Pudost dell'omonima località per i vestiboli, i parapetti e i cordoni. Palazzo Gatchina divenne così il primo palazzo situato nella periferia di San Pietroburgo, poiché in genere a quell'epoca venivano costruiti grandi palazzi a poca distanza dal centro della città. La costruzione fu però molto lenta e la parte centrale fu completata solo alla fine del 1768 e i lavori furono terminati solo nel 1772, mentre tutte le parti furono completate solo alla fine degli anni '70 del secolo. Il Palazzo Gatchina fu completato in tutte le sue parti nel 1781, quindici anni dopo l'inizio della costruzione, e lo stesso Orlov morì due anni dopo, nel 1783.