Творцом здания Главного штаба и его триумфальной арки был Карл Иванович Росси. Здание стало выдающимся памятником, равным Зимнему дворцу Растрелли и Адмиралтейству Захарова. Вместе с ними оно составило единый нерасторжимый ансамбль.
Созданию этого патриотического по художественному замыслу сооружения способствовала общественная атмосфера, установившаяся в годы противоборства русских армий с нашествием наполеоновских войск в Западную Европу, и особенно в период освободительной воины 1812–1814 годов. Столица России, окруженная ореолом могущества, нуждалась в строениях, соответствовавших по своим размерам и облику ее, престижу и месту среди других европейских столиц.
Необходимо было сосредоточить в центре столицы, и в частности вокруг императорской резиденции, высшие военные и административные учреждения государства — Адмиралтейство, Главный штаб, Министерство финансов и Министерство иностранных дел. Учесть эту потребность и завершить формирование Дворцовой площади выпало на долю Карла Ивановича Росси.
В 1819 году, когда архитектору поручили руководить строительством на Дворцовой площади, Росси было сорок четыре года. Он находился в расцвете своего таланта. За его плечами были значительные работы в Петербурге, Москве, Твери.
Тема триумфальной арки не раз привлекала Росси. Ещё в начале творческого пути, в 1790-х годах, он создал оставшийся невоплощенным проект грандиозной триумфальной арки, декорированной множеством статуй, увенчанной квадригой. В октябре 1826 года по рисунку Росси для Павловска были отлиты чугунные парадные ворота.
Получив распоряжение разработать проект здания, определяющего «устройство против Зимнего дворца правильной площади», Росси не ограничился приспособлением старых домов для нового использования. Начатую Фельтеном постановку домов по дуге на южной границе площади архитектор развил ее в грандиозную композицию, запроектировав два корпуса-крыла одного здания, как бы обнимающие все пространство, развернутое перед ними. Такое решение придало площади завершенность и одновременно подчеркнуло доминирующую роль Зимнего дворца.
На замысел Росси-проектировщика несомненное влияние оказало Адмиралтейство Захарова с его уравновешенными массами, протяженным фасадом, обогащенным колоннадами, и его центральной частью с триумфальными воротами, где сконцентрировано разнообразное скульптурное убранство. Другим источником трактовки планового и декоративного решения Дворцовой площади является Казанский собор Воронихина с его мощной полукруглой колоннадой, образующей площадь.
Связав по масштабу и пропорциям Главный штаб с Зимним дворцом и Адмиралтейством, Росси разрешил труднейшую градостроительную задачу создания ансамбля.
Добиваясь ясной композиции площади, архитектор решил перекомпоновать всю окружающую застройку и изменить планировку. Он как бы изменил направление Большой Морской улицы, нацелив ее из-под арки прямо на центральную часть дворца. Этим он связал в единую композицию Зимний дворец и Главный штаб. Взяв за основу членение фасадов, данное Фельтеном, Росси придал им совершенно новый ритм, акцентируя протяженность здания полуколоннами.
Кульминация широко и смело задуманной композиции Главного штаба — триумфальная арка. Все оформление фасада призвано подчеркнуть ее масштабность и выразительность. Соединяя два крыла широким пролетом, арка господствует над зданием и над всей южной частью площади. Связанная конструктивно и композиционно со зданием штаба, арка все же воспринимается как самостоятельный триумфальный монумент, посвященный подвигам русских армий в Отечественной войне 1812–1814 годов.
Хронология создания арки определена датами строительства Главного штаба в целом. 16 марта 1819 года Росси получил распоряжение разработать проект реконструкции старых зданий для Главного штаба. В следующем году 12 июня состоялась официальная закладка. На закладной доске было написано: «Учинена закладка строению на площади противу Зимнего дворца для приведения оной в правильность».
В сентябре 1820 года западное крыло здания почти полностью приобрело существующий облик. В 1823 году основное строительство здесь закончилось, и Росси получил возможность приступить к возведению восточного крыла — «главного фасада против Зимнего дворца». 23 октября 1824 года архитектор отправил в комиссию, руководившую возведением здания, рапорт о том, что он не только закончил вчерне «весь главный фасад… но даже сделал более предполагаемого, как то большую часть сводов». Однако завершения работ пришлось ждать ещё два года. Именно в те годы решалась судьба гениальной идеи зодчего связать два корпуса аркой.