Петровский дворец, или замок, строился в 1776 – 1780 году по проекту М.Ф.Казакова. На архитектуру здания сильно повлияли временные павильоны, возведённые через Санкт-Петербургскую дорогу от него, на Ходынском поле. Павильоны были построены В.И.Баженовым и другими архитекторами для торжественного празднования мира с Турцией и победы в тяжёлой войне. С Петровского и Царицынского дворцов начинается в России романтическая псевдоготика, стиль, объединяющий мотивы древнерусской, готической и восточной архитектуры, дополненный творческими догадками самих архитекторов.

Необычное красно-белое здание со сложными декоративными деталями окружено невысокими служебными корпусами с башенками, имитирующими крепостные. Это Петровский путевой дворец, построенный на подъезде к Москве в царствование Екатерины II.

Название дворец получил по землям московского Высокопетровского монастыря (Петровка, 28), на которых он был построен. Назначение дворца – дать пристанище и отдых императрице (императору) с сопровождающим её двором перед въездом в первопрестольную столицу. Подобные путевые дворцы строились на наиболее важных для монархии дорогах между городами, Петровский дворец – самый большой и благоустроенный из них.

Дворец в XVIII веке использовался редко, но всегда был готов к приезду державного хозяина.

В 1812 году, во время московского пожара, во дворец эвакуировался из Кремля император Наполеон с сопровождающими его штабом и гвардией. Французам с трудом удалось преодолеть пылающие улицы Москвы. Когда огонь в городе начал стихать, Наполеон вернулся в Кремль. А оставленный им Петровский дворец сгорел. 

При советской власти Петровский замок заняла Военно-воздушная академия им. Жуковского. Академия поддерживала удовлетворительное состояние многочисленных парадных интерьеров здания.

После войны 1812 г. сгоревшее здание быстро подвели под крышу, но восстановительные работы продолжались до 1840-х годов.

Ремонтно-реставрационные работы проводились в 1998-2005 годы.