После смерти графа Орлова в 1783 году Екатерина II выкупила гатчинское поместье и передала его сыну, будущему императору Павлу 1. С пребыванием в Гатчине великого князя Павла Петровича связано появление «гатчинских войск», обученных и одетых по образцу прусской армии. Бывшая орловская усадьба стала похожа на военный лагерь. На месте луга перед дворцом устроили плац для муштровки солдат. Шлагбаум преграждал Большую дорогу к дворцу.
В 1796 году, на пятый день своего царствования, Павел I объявил Гатчину городом. Вскоре Гатчинский дворцово-парковый ансамбль был окончательно оформлен. Загородная барская усадьба превратилась в летнюю царскую резиденцию. К работам были привлечены лучшие архитекторы — В. И. Баженов, А. Н. Воронихин, В. Ф. Бренна, И. Е. Старов, А. Д. Захаров, Н. А. Львов. В парках Гатчины появились новые сооружения: Павильон Венеры, Березовый домик с порталом «Маска», Адмиралтейские ворота. Большой гатчинский дворец стал сокровищницей произведений искусства. Сюда были привезены из Эрмитажа 158 картин, была пополнена коллекция старинного оружия, в Греческой галерее и Белом зале установлены античные статуи и бюсты.
После смерти Павла I Гатчина утратила воинственный вид и парадность. Поселившаяся во дворце вдовствующая Мария Федоровна пробавлялась ханжеской благотворительностью. Но четверть века спустя Николай I возродил военную муштру и парады. Гатчина стала его штаб-квартирой во время весенних и осенних маневров в Красном Селе. Заросший травой плац перед дворцом был расчищен, бастионы облицованы камнем, рвы заполнены водой, пушки начищены. На плацу появилась бронзовая скульптура Павла I работы И. П. Витали. В городе вновь зазвучала дробь барабанов, сопровождавшая бесконечные смотры и учения.
Пуск Царскосельской железной дороги и движение дилижансов из Гатчины в Царское Село улучшили связь со столицей. В 1857 году из Петергофа сюда была переведена царская охота. Большой гатчинский дворец снова был перестроен. В одном из его каре с 80-х годов XVIII века размещался дворцовый театр. На музыкально-литературных вечерах во дворце бывали поэт В. А. Жуковский, историк Н. М. Карамзин, баснописец И. А. Крылов.
В 1881 году, после убийства царя Александра II народовольцем Игнатием Гриневецким, Александр III избирает Гатчину своим местопребыванием. Укрывшись во дворце за оградой сотен штыков и живой стеной жандармов, он трусливо прозябал в ситцевых комнатах. «Гатчинский пленник» — так иронически называли тогда за границей русского императора. А К. Маркс и Ф. Энгельс назвали его «военнопленным революции».
