В мае 1766 года на приозерном холме заложили дворец. Автор проекта, архитектор Антонио Ринальди, к этому времени уже закончил постройку Китайского дворца и «Катальной горки» в Ораниенбауме. В противоположность парадным ораниенбаумским сооружениям Гатчинский дворец он решил как охотничий замок, избрав для него строгие формы архитектурного стиля классицизма. Это наиболее соответствовало назначению создаваемого здания. Для его облицовки зодчий задумал применить местный строительный материал – пудостьский известняк.
Дворец строился пятнадцать лет. В его постройке участвовали переведенные из Костромской и Вологодской губерний государственные крестьяне, большое число наемных квалифицированных работников и мастеров. Пудостьская плита доставлялась из каменоломен в районе деревни Себягюля.
Одновременно с сооружением дворца создавался парк. Главным садовником числился ирландец Шпарро, но всеми работами руководили присланные в 1772 году из Петергофа садовые мастера Лев Иванов, Алексей Кряжев, Василий Ползунов и Иван Лебедев. Несколько лет ежедневно до 500 крестьян окрестных деревень трудились над созданием парка. Они расчистили дорожки, выкорчевали пни, посадили несколько тысяч деревьев тех пород, которые здесь ранее не росли (дуб, тополь, лиственница и другие), наконец привели в порядок озера, очистив их от тины и насыпав искусственные островки.
На мысе, глубоко вдающемся в озеро, был воздвигнут по проекту архитектора А. Ринальди Чесменский обелиск – памятник славной победы русского флота в бухте Чесма 25–26 июня 1770 года. Западнее обелиска выросла декоративная беломраморная «Колонна Орла». Были прорыты осушительные канавы в парке и «Зверинце», построены оранжереи, проложена дорога из Гатчины в Царское Село.
В 1780-х годах столица заговорила о Гатчине, как о чем-то небывалом, и приезжавшие в Петербург иностранцы спешили полюбоваться ее дворцом, парком и «Зверинцем». «Этот загородный дом, – писал в Париж французский дипломат Корберон, – является великолепным дворцом, расположенным полукругом и исполненным отличного вкуса». Дворец восхищал своим живописным местоположением в гуще деревьев, на берегу большого озера, величественным видом примыкавших к нему башен, изумительной окраской, весьма схожей с цветом северного неба, отчего в пасмурные дни казалось, что он сливается с небом, растворяется в нем.