Дворцы в Коломенском строили разные правители, но наивысшего расцвета Коломенское достигло во времена царя Алексея Михайловича, который велел построить на новом месте Государев двор, внутри которого будет деревянный дворец с каменным домовым храмом. Дворец строился в 1666—1671 годах по проекту архитекторов Семёна Петрова и Ивана Михайлова. Дворец украсили резьбой, сусальным золотом и заграничными красками расписали кровлю.
Дворец был разделен на мужскую и женскую половины: царь с царевичами и царица с царевнами жили в разных частях здания. Украшающие интерьер печи так же отличались по форме в зависимости от назначения помещений: в дворцовых покоях печи были изразцовые полихромные, в хоромах царя и царевича — четырехугольными, в хоромах царицы — круглыми.
После смерти Алексея Михайловича дворец был расширен и частично перестроен.
Весной 1681 года Федор Алексеевич приказал разобрать старую столовую-повалушу и на её месте построить новую.
При Петре I якобы «старый дворец снабдили новым фундаментом...так что он теперь долго простоит, изменений в нём однакож никаких не сделано, напротив, сохранено всё в первобытном виде».
При Елизавете Петровне производили ремонт не во всех помещениях, здание обветшало и пришло в аварийное состояние.
В 1762-м по приказу Екатерины II архитекторы осмотрели дворец, сделали обмеры и чертежи. Сумму на перестройку признали слишком высокой, и в 1768 году дворец было решено снести. Перед этим была создана модель дворца, которая хранилась в Оружейной палате,но позднее была утеряна.
В 1825 году для Александр 1 построил новый летний дворец в стиле ампир. Новый дворец на 70% совпадал со старым. Александр I при жизни так и не увидел дворец. Его разобрали в 1878 году.
В 2010 году на незастроенной территории музея-заповедника «Коломенское» была возведена историческая копия дворца в натуральную величину. Изначально дворец находился в центре царской резиденции, но чтобы не нарушать целостность комплекса Государева двора, было решено воссоздать дворец в южной части музея-заповедника. Строение представляет собой макет постройки времён Алексея Михайловича. Конструкция и пропорции здания решены в соответствии с чертежами, сделанными по указу Екатерины