Экспозиция Екатерининского (до 1910 года — Большого Царскосельского) дворца-музея охватывает почти 300-летнюю историю выдающегося памятника и знакомит с творчеством архитекторов, которые участвовали в его строительстве и отделке в XVIII–XIX веках, а также с достижениями реставраторов, возродивших дворец после Великой Отечественной войны. Из 58 залов дворца, разрушенных в годы войны, воссоздано 32.

В 1717 году, когда на берегах Невы создавался Санкт-Петербург, в Царском Селе под руководством архитектора И.-Ф. Браунштейна началось строительство первого каменного царского дома, вошедшего в историю под названием «каменных палат» Екатерины I. В августе 1724 года, в знак завершения строительства, во дворце устроили празднество, во время которого «палили из 13 пушек трижды». На торжестве присутствовали царь и крупные государственные деятели. В то время дворец представлял собой типичное для русской архитектуры начала XVIII века небольшое двухэтажное сооружение.

В царствование императрицы Елизаветы Петровны, в конце 1742 — начале 1743 года, решено было расширить здание по проекту М. Г. Земцова (1688–1743), однако смерть зодчего помешала осуществлению замысла. После Земцова работы в Царском Селе вели А. В. Квасов (1720 — после 1770) и его помощник Дж. Трезини (1697–1768), но уже в мае 1745 года Трезини сменил известный архитектор С. И. Чевакинский (1713–1780), который осуществлял надзор за строительством в Царском Селе вплоть до начала 1750-х годов.

С конца 1748 по 1756 год строительство царскосельской резиденции возглавлял обер-архитектор императорского двора Ф.-Б. Растрелли (1700–1761). 10 мая 1752 года Елизавета Петровна подписала указ о капитальной перестройке старого здания, и уже 30 июля 1756 года Растрелли демонстрировал свое новое творение венценосной заказчице и иностранным послам.

Дворец, возведенный в стиле барокко, восхищал своими размерами, мощной пространственной динамикой и «живописностью» декора. Широкая лазоревая лента фасада с белоснежными колоннами и золоченым орнаментом выглядела празднично. Дворцовые фасады Растрелли украсил фигурами атлантов, кариатид, львиными масками и другими лепными украшениями, выполненными по моделям скульптора И.-Ф. Дункера (1718–1795). Над северным корпусом возвышались пять золоченых глав Дворцовой церкви, над южным, где находилось парадное крыльцо, — купол с многоконечной звездой на шпиле. На позолоту наружных и внутренних украшений ушло около 100 килограммов червонного золота. Тогда же был окончательно оформлен парадный плац, огражденный дворцовыми флигелями и расположенными полукругом одноэтажными служебными корпусами — циркумференциями.

Столь же роскошно Растрелли украсил и апартаменты дворца. Созданная им Парадная анфилада, декорированная золоченой резьбой, получила название «золотой». Анфиладное расположение залов, не известное в России до середины XVIII века, Растрелли вводил и в других дворцах, но только в Царском Селе протяженность парадных комнат равнялась длине всего здания — от Парадной лестницы до Дворцовой церкви.

Следующий этап в оформлении парадных и жилых залов дворца относится к 1770-м годам. Новая хозяйка резиденции, императрица Екатерина II, увлеченная античным искусством, пожелала украсить свои апартаменты в соответствии с модными вкусами и поручила их отделку шотландскому архитектору, знатоку античной архитектуры Ч. Камерону (1743–1812). Созданные им интерьеры — Арабесковая и Лионская гостиные, Китайский зал, Купольная столовая, Серебряный кабинет, Синий кабинет (Табакерка) и Опочивальня — отличались утонченной красотой, строгостью декоративного оформления и особым изяществом отделки. К сожалению, эти залы погибли в годы Великой Отечественной войны и до сих пор не восстановлены.

Комнаты, предназначавшиеся для великого князя Павла Петровича (будущего императора Павла I) и его супруги Марии Федоровны, оформленные Ч. Камероном в эти же годы, ныне воссозданы: Зеленая столовая, Официантская, Парадная голубая, Китайская голубая гостиные и Опочивальня позволяют познакомиться с уникальными интерьерами, созданными шотландским зодчим, творчество которого так любила Екатерина II.

В 1817 году по заказу императора Александра I архитектор В. П. Стасов (1769–1848) создал Парадный кабинет и несколько смежных с ним комнат, оформленных в едином стиле — все в этих помещениях было посвящено прославлению блестящих побед, одержанных русской армией в Отечественной войне 1812 года.

Последним аккордом в анфиладе дворца стала Парадная лестница, созданная в 1860–1863 годах И. А. Монигетти (1819–1878) в стиле «второго рококо».