Первая перестройка дворца

Существовало несколько неосуществлённых проектов перестройки дворца. Один из них представляет особый интерес, поскольку на плане, датируемом 1783 годом, на оси Гатчинского дворца (на месте современного Балтийского вокзала) показан новый монументальный дворец, замыкающий своим массивом обширный плац перед дворцом.

Этот проект не был осуществлён в Гатчине, но явился прообразом Михайловского замка в Санкт-Петербурге. Другой проект предполагал строительство ещё одного обширного дворца с тремя внутренними дворами на территории, прилегающей к Арсенальному каре.

Но глобальные планы перестройки дворцового комплекса не были одобрены Павлом I и было принято решение о расширении служебных помещений имеющегося дворца. Основной этап работ во дворце начался в 1796 году, архитектором стал Винченцо Бренна, работавший в то время в Гатчине. В его задачу входили надстройка обоих каре вторыми и третьими этажами и приспособление их под жильё, а также переделка открытых галерей — колоннад во втором этаже главного корпуса. После перестройки вместо открытых галерей появились стены, декорированные полуколоннами.

Кроме того, стены появились на первом этаже в центре главного корпуса на месте открытых аркад и сквозного прохода в парк. Работы по устройству комнат для семьи Павла I в Арсенальном каре (бывшем Конюшенном) и в главном корпусе дворца были начаты в 1797 году. Кроме этого площадь перед дворцом, занятая газонами, была превращена в плац, окружённый бастионной стеной, а со стороны парка на прилегающей к дворцу территории устроен небольшой Собственный сад.

В 1799 году Павел I назначил главным архитектором Гатчины Андреяна Дмитриевича Захарова. Ему пришлось закончить некоторые работы во дворце, так как в это время Бренна был занят на постройке Михайловского замка в Петербурге. В частности Захаров закончил надстройку Кухонного каре. Также по его проекту на месте старой церкви во дворце, которая существовала ещё с орловских времён, в 1800 году была построена новая.

После смерти Павла I в 1801 году Гатчина стала принадлежать его жене Марии Фёдоровне. По её желанию в 1809—1811 годах архитектором Андреем Никифоровичем Воронихиным во дворце были произведены небольшие переделки. В основном они касались внутреннего убранства дворца, а также для приспособления его «на случай зимнего пребывания».

В 1835 году на одной из башен дворца был установлен сигнальный оптический телеграф.