Практически одновременно с закладкой Летнего сада началось и строительство Летнего дворца Петра I. Историк Петербурга М.И. Пыляев в своей книге «Старый Петербург» приводит текст указа Петра I о постройке своей летней резиденции: «На Летнем дворце в палатах штукатурную работу делать вновь между окнами верхними и нижними, как баудиректор даст: фреджи делать так, как начата лестница, которую в сенях сделать столярную работу, дубом, как шар; круглую лестницу, что на переходе, сделать голландским манером, с перилами из дуба же; в поварне выкласть плитками стены и на верху сделать другую поварню и также плитками выкласть; железо, которое в поставках, медью окрыть; в огороде сделать грот с погребами и ватер-кунтом, о чем пропорцию взять у баудиректора, о котором ему приказали; оранжереи отделать по тексту, каков даст он же, баудиректор». В углу текста указа рукою государя начертана резолюция: «Чтоб сделать нынешним летом».
Летний дворец Петра I возвели на месте усадебного здания шведского майора Конау. В походном журнале царя имеется запись, датированная 18 августа 1710 года: «В Петербурге, на Летнем дворе… почали бить сваи под каменное здание» – Летний дворец Петра I, единственное сооружение, сохранившееся в саду до наших дней из построек начала XVIII столетия. Каменный летний дом для императора проектировал и строил швейцарец Доменико Трезини, приехавший в новую столицу в год ее основания. Это он возвел Петропавловский собор, здание Двенадцати коллегий на Васильевском острове и многие другие первые столичные строения, к сожалению, не сохраненные нашими предками.
В отличие от дворцовых построек монархов Западной Европы, возведенных в регулярных парках, дворцовое здание русского царя не занимало подобающее императору центральное место и не являлось композиционным средоточием Летнего сада. По распоряжению Петра I архитектор Трезини возвел дворец в северо-восточной части обширного сада. При этом здание с трех сторон окружала вода: с севера Нева, с востока Фонтанка, а с юга искусственно вырытый водоем, так называемый «гаванец», или «ковш», в который с реки Фонтанки к парадному входу дворца могли входить и причаливать небольшие речные суда. Своей западной стороной Летний дворец выходил в сад, и из его окон открывалась панорама зеленого «парадиза».
По существу небольшой царский Летний дворец сразу же строился не как представительное парадное здание, а как приватное уединенное место отдыха и личных занятий монарха и его семьи. В нем Петр I со своим семейством жил каждое лето, вплоть до своей кончины в 1725 году.
Находясь в отъезде, император постоянно интересовался ходом и результатами строительства своего Летнего дворца. Непосредственная близость строительной площадки от солидных водоемов, естественно, вносила свои сложности в реализацию установленных царем плановых сроков. Александр Меншиков с беспокойством сообщал Петру в письмах «…под Ваши полаты из фундамента воду выливают, для чего нарочно из Москвы свою машину я привести велел, однако по сие время вылить не могут». С большими трудностями давались работы по укреплению берегов и сооружению подпорных стенок с восточной и южной сторон дворца и попытки установки прочных причалов. И все же к следующей весне стройку сумели завершить. В петровском Журнале появилась короткая запись царского секретаря: «Господин Шаутбенахт перешол в Летний дом 17 апреля 1712 года».
Кстати, достаточно эффективные средства борьбы строителей с подземными водами были обнаружены во время ремонтных работ, проводившихся на территории Летнего дворца в 1928 году. Ленинградский архитектор П. Сотов отмечал в своей докладной записке: «Разобрана гранитная набережная, возведенная Фельтеном, после чего обнаружена, по всей вероятности, прежняя набережная дворца из песочного известкового камня. Эта кладка сливается с плоскостью дворцовой стены, причем ниже ее цоколя идут сначала ряды кирпичной кладки, высотою около метра, а затем ряды известняка…»
Своей довольно несложной архитектурой и отделкой новостройка напоминала большинство ранних столичных особняков именитых лиц города, построенных тогда на строгий голландский манер, с высокой четырехскатной крышей и рустовкой углов фасада. Однако при всей кажущейся скромности в ней присутствовала особая изысканность, праздничность и легкость. Летний дворец, окрашенный в светло-желтый цвет, с многочисленными застекленными окнами, с узким фризом из дубовых веток и сказочными мифологическими рельефами, выглядел всегда изящно и празднично. Медные водостоки на углах его крыши в виде крылатых дракончиков не только оживляли фасад дворца, но и, безусловно, украшали его.