Мариинский дворец на этом месте построен в 1839-1844 годах по проекту А. И. Штакеншнейдера. Он стал подарком Николая I своей дочери Марии к её свадьбе с герцогом Максимилианом Лейхтенбергским. Отсюда и название здания - по имени хозяйки.

Великая княжна Мария Николаевна обладала весьма своенравным характером. Вместо того, чтобы по традиции выйти замуж и переехать в графство или княжество своего супруга, она поставила условие: Или никогда не выйду замуж, или вместе с мужем буду жить в Петербурге . Действительно, в то время супругов для великих княжён находили чаще всего в бедных немецких разрозненных княжествах. Там, после богатой жизни в царской семье, девушка бы оказались в весьма скромной обстановке. По счастью, найти жениха, который бы подходил дочери императора и согласился бы переехать в Россию всё таки удалось. Им стал герцог Максимилиан Лейхтенбергский - внук Жозефины Богарне, супруги Наполеона.

После венчания 2 июля 1839 года молодые супруги поселились в Зимнем дворце. Сразу же началась работа над постройкой их постоянной резиденции. Для Мариинского дворца был выбран участок, на котором находился бывший дворец графа Чернышёва.

Николай I хотел чтобы его дочь жила в самом уютном и удобном доме, материалы для стройки рекомендовались самые современные на тот момент времени. Место для Мариинского дворца император выбрал сам. Проект дворца хотели поручить Карлу Росси, но к тому моменту архитектор был уже очень стар. Тогда работу над зданием поручили А. И. Штакеншнейдеру. Для него этот проект стал первой серьёзной работой в Санкт-Петербурге. В комиссию по надсмотру за проводимыми работами вошли К. Росси и В. П. Стасов.

Торжественная закладка здания состоялась 1 октября 1839 года. Мариинский дворец занял участок не только дома Чернышёва, но и ещё трёх смежных с ним. Рядом с образовавшимся единым участком был проложен Новый переулок (ныне переулок Антоненко). Для вхождения здания в ансамбль Исаакиевской площади до 97,3 метров был расширен Синий мост, после чего он стал самым широким в городе.

Левое крыло Мариинского дворца было построено заново. Правое включило в себя фундаменты и часть стен дома Чернышёва.

Строительство велось быстро. Мария Николаевна с мужем поселились во дворце в 1845 году. 25 января этого года здание освятили и официально назвали Мариинским дворцом .

Существует легенда о том, что Мария Николаевна не приняла подарок отца. После смерти Николая I на Исаакиевской площади ему установили памятник, ко дворцу император повёрнут спиной. Якобы именно из-за этого Мария не захотела здесь жить.

На площадь выходили в основном служебные помещения, а жилые комнаты были со стороны внутреннего двора. Стены обработали не мрамором, а песчаником. Поэтому в жилых комнатах было не только тихо, но и всегда тепло.

Все перекрытия в Мариинском дворце во избежание пожаров были выполнены металлическими. Проверку качества таких перекрытий Штакеншнейдер доверил Карлу Росси, как первопроходцу в их использовании в гражданских сооружениях. При проверке выяснилось, что толщина балок гораздо меньше, чем она должна была быть по проекту. При проверке качества укладки каменных напольных плит оказалось что и они тоньше, чем должны были быть. Оказалось, что подрядчики сэкономили на материалах. После этого все договоры с ними были расторгнуты, все конструкции дворца перепроверены и при необходимости заменены.

Несмотря на классический фасад здания, внутри Мариинский дворец серьёзно отошёл от традиционного для того времени расположения помещений. Парадная лестница расположилась не перпендикулярно главному фасаду, а слева от Вестибюля. Это было сделано архитектором для уменьшения потери тепла. Второй этаж вместил в себя две анфилады, расположенные перпендикулярно друг к другу. Пересекаться они стали в Ротонде. Её продолжал Квадратный (Помпейский) зал, окружённый Овальной столовой и Овальной гостиной. За Помпейским залом находился Зимний сад, завершающий центральную анфиладу. В центре Зимнего сада находился фонтан, высота струи которого достигала 8 метров. Слева от Ротонда находился Концертный (Танцевальный) зал, окна которого выходили во внутренний двор. К центральной анфиладе примыкала Библиотека. Рядом с ней - Помпейская галерея с фресковой росписью по типу лоджий Рафаэля в Эрмитаже.

Жилые покои размещались в правом крыле здания. Комнаты Марии Николаевны начинались Приёмной залой, продолжались Гостиной (Кабинетом), Спальней, Будуаром, Туалетной, Овальным (Угловым) кабинетом. Здесь же, в правом крыле, был организован пандус. По нему можно было попасть на любой этаж. Этот наклонный проход был украшен всевозможными растениями, что делало подъём по нему похожим на прогулку по горным тропам. Прогулки по пандусу таким образом благотворно влияли на здоровье обитателей дворца. Существует версия появления пандуса, связанная с якобы больными ногами Марии Николаевны. Пандус мог облегчать перемещение великой княгини по зданию на коляске.

Герцог Максимилиан жил в комнатах, окна которых выходили на Исаакиевскую площадь. Среди них: Парадная приёмная, Бильярдная, Гостиная, Кабинет с коллекциями оружия и минералов, Турецкий кабинет. На первом этаже для него была создана капелла с витражом, привезённым из Мюнхена - родины Максимилиана.

После окончания строительства дворец стал открытым для свободного посещения, что стало достаточно необычным явлением. На аттиковом этаже находилась домовая церковь Святого Николая Чудотворца.

На первом этаже Мариинского дворца находились детские комнаты и квартиры воспитателей. Самым большим помещением был Рекреационный зал, приспособленный для активного отдыха и спортивных игр. Придворные жили на верхнем этаже и двух флигеля - Гофмейстерском и Офицерском.

Герцог Максимилиан скончался в 1852 году. Мария Николаевна прожила в своём дворце до самой смерти в 1876 году. Мариинский дворец по наследству перешёл их детям. Евгений и Георгий Лейхтенбергские, жившие со своими семьями в восточном крыле, из-за долгов решили продать свою резиденцию.