В течение сорока трех лет, с 1782 по 1825 год, все выдающиеся архитекторы Санкт-Петербурга принимали участие в создании этого дворца, его великолепных интерьеров и парка. Несмотря на то, что во дворце производились переделки и он серьезно пострадал от пожара в 1803 году, плеяда архитекторов, начиная с Камерона, и пришедшие за ним Кваренги, Бренна, Гонзаго, Воронихин и Росси, сумели создать удивительно цельный и гармоничный ансамбль. Его архитектурный стиль изящно соединил утонченность искусства конца восемнадцатого века с буйным расцветом элегантного неоклассицизма первых лет девятнадцатого столетия, во всей полноте выразив идеи русского декоративного искусства и представления той великой эпохи о красоте.
Обрадованная рождением первого внука, Александра, Екатерина Великая подарила сыну Павлу и его восемнадцатилетней супруге Марии Федоровне земельные угодья. Там они построили два летних дома, названных Паульлюст и Мариенталь. А несколько лет спустя, в 1782 году, Екатерина поручила своему любимому архитектору Чарльзу Камерону возвести дворец и оформить его внутреннее убранство. Дворец хранит печать гения шотландского зодчего; это ему принадлежит проект центрального здания и двух раскинувшихся крыльями одноэтажных галерей, построенных в 1782–1786 годах. Камерон, тонко чувствовавший античное искусство, заказывал статуи в Италии, а мебель в Париже. Замечательным французским мебельщикам Анри Жакобу и его сыну было поручено изготовление шестнадцати гарнитуров, всего более двухсот предметов мебельного убранства. Они выполнялись по подробным указаниям и эскизам, посылаемым из России, и предназначались специально для тех помещений и тех мест, куда их следовало расставить. Например, диваны должны были точно соответствовать форме и размерам полукруглых ниш. Гармоничность интерьеров русских дворцов во многом объясняется обычаем создавать мебель, предназначенную для определенных залов, по рисункам выдающихся архитекторов.
Во время строительства дворца Мария Федоровна вникала во все мелочи. Она и сама вытачивала изделия из слоновой кости, работала с янтарем, и твердо знала, каким она хотела видеть убранство интерьеров. Она не ладила с Камероном; Мария Федоровна не соглашалась с тем, что казалось ей устаревшими принципами. В конце концов Камерон получил отставку, а его место заняли другие архитекторы, осуществлявшие основные замыслы и проекты Камерона, но при этом вносившие нечто свое. Поскольку Павел отдавал предпочтение Гатчине, именно Мария Федоровна со временем стала уделять больше внимания продолжавшимся в Павловске работам. После смерти Павла она охотно жила здесь, это был ее дворец, ее труд и художественный интерес всей ее жизни. И только за три года до смерти Марии Федоровны создание ансамбля было завершено.
Дворец превратился в сокровищницу художественных творений талантливых русских мастеровых. Русские плотники превзошли самих себя в изготовлении кроватей, стульев, буфетов и шкафов. Архитекторы вносили в эти изделия свои щедрые идеи декоративного убранства, вызолотив и украсив мебель инкрустацией, бронзой, мрамором и полудрагоценными камнями.
Русские мастера испокон веков отличались умением искусно обрабатывать дерево, и с учетом их необыкновенных способностей были спроектированы замечательные наборные паркеты с использованием целой палитры редких пород деревьев — амаранта, сандалового, красного и пальмового дерева. Для каждого зала разрабатывался свой оригинальный рисунок. Петергофская фабрика славилась искусством гранения хрусталя, и мастера по изготовлению светильников создали проекты люстр разнообразных размеров и форм, в виде фонарей и чаш. Стержни некоторых люстр сделаны из прозрачного рубинового или синего стекла, и кажется, будто их очертания исчезают в радуге, появляющейся при игре миндалевидных хрустальных подвесок. Другие светильники выполнены из серебра или стекла, оправленного золоченой бронзой, украшены хрустальными ландышами и зелеными эмалевыми листьями.
Для Павловска были приобретены несколько предметов редкой мебели, изготовленной из стали тульскими оружейниками, чье искусство в обработке металла в восемнадцатом-девятнадцатом веках было широко известно в Европе. Тульские мастера прославились задолго до основания первых русских заводов. Город Тула, находящийся в 180 километрах к югу от Москвы, со своим похожим на крепость кремлем был ключевым пунктом обороны на границе Московии, а кузнецы жили в отдельной его слободе. Уже в шестнадцатом веке тульские кузнецы славились своими художественными изделиями, а в восемнадцатом веке они начали выпускать богато декорированные охотничьи ружья, и Екатерина II часто дарила такие ружья отличившимся иностранцам.