Forse il più trascurato dei palazzi nei dintorni di San Pietroburgo nel periodo post-bellico, Gatchina è anche probabilmente il più vissuto, con quattro zar che l'hanno considerata come la propria residenza di famiglia.
Nel 1499 Gatchina compare in alcuni documenti col nome di Khotchino, era un villaggio russo sotto il dominio di Novgorod. E' stata sotto il dominio degli svedesi nel corso del 17° secolo, ma fu riconquistata per la Russia da Pietro il Grande durante le guerre del Nord.
Pietro fondò lì un ospedale imperiale fino al 1765, quando Caterina la Grande acquistò il borgo e le terre circostanti per il conte Grigorij Orlov, e successivamente iniziarono i lavori sul palazzo e il parco. Orlov incaricò l'architetto italiano Antonio Rinaldi per la progettazione del Palazzo Gatchina. Rinaldi iniziò a lavorare nel 1766, e ci sono voluti quindici anni per completare l'edificio simile ad un castello.
A quel tempo, Orlov era caduto in disgrazia e gli rimanevano solo due anni da vivere. Dopo la sua morte, Gatchina fu riacquistato dall'imperatrice che lo regalò al figlio, il futuro zar Paolo. Paolo aveva il suo architetto preferito, Vincenzo Brenna, a cui diede il compito di rimodellare il palazzo, nel rispetto dei suoi gusti militari. Gatchina rimase di proprietà della vedova, Maria Fedorovna, e poi passò al figlio, Nicola I, che aggiunse le Sale dell'Arsenale alla costruzione e la usò come sua residenza ufficiale estiva, come fece suo figlio Alessandro II.
Alessandro III trascorse quasi i primi due anni del suo regno a Gatchina, terrorizzato di essere assassinato come suo padre. Durante la Rivoluzione e la guerra civile, Gatchina fu il luogo di due grandi eventi: la definitiva caduta del governo provvisorio di Kerensky nel 1917 e la sconfitta di Trotsky della Armata Bianca nel mese di luglio 1919.
La città fu rinominata Trotsk per sei anni nel 1920. Il palazzo e il parco furono aperti al pubblico, subito dopo la Rivoluzione, divenne un museo fino a quando fu occupato dai nazisti nel 1941. Come altrove, l'occupazione portò gravi danni al palazzo e al parco e il lavoro di restauro è ancora in corso.