Великокняжеская усыпальница Петропавловского собора — памятник архитектуры начала XX века.

Здание усыпальницы было возведено по проекту, составленному архитектором Д.И. Гриммом в 1896 году, и предназначалось для погребения некоронованных членов императорской семьи Романовых. Реализация проекта осуществлена в 1897-1908 годах архитекторами А.И. Томишко и Л.М. Бенуа.

По проекту здания к северной стороне собора примыкает объем парадного вестибюля, от которого крытая галерея ведет в восточном направлении к усыпальнице. При галерее устраивались царские комнаты.

Здание богато декорировано, решено в традициях позднего ренессанса и французского классицизма. Фасады украшены многочисленными деталями, купол покрыт темным шифером, а главка и крест — сусальным золотом. Внутренние стены были облицованы сердобольским гранитом и белым итальянским мрамором, колонны сделаны из темного лабрадора, а иконостас — из мрамора.

Пространство парадного двора перед вестибюлем отделено решеткой, сооруженной в 1905 г. спроектированной по образцу решетки Летнего сада.

После революции здание сильно пострадало. В разные периоды времени здесь располагались Музей Революции, Государственная центральная книжная палата, Государственная публичная библиотека, склад бумажной фабрики. В годы войны, взрывной волной были разбиты оконные витражи здания.

С 1964 года начался процесс реставрации Великокняжеской усыпальницы по проекту архитектора И.Н. Бенуа. После этого в здание стала функционировать выставка «История строительства Петропавловской крепости». В 1992 году научная выставка была ликвидирована, а в усыпальнице снова стали хоронить великих князей.

В период 2007 — 2008 гг. реставрационно-строительной компанией «ОРДЕР» были проведены ремонтно-реставрационные работы фасада и интерьеров Великокняжеской усыпальницы Петропавловской крепости и примыкающей к ней галереи с реставрацией больших керамический ваз.