Первые сведения о строительстве каменной оранжереи в составе будущего комплекса теплиц Верхнего сада относятся к 1722 году, однако лишь после восшествия на престол Елизаветы Петровны, когда Царское Село стало официальной летней резиденцией императрицы, началось активное строительство комплекса оранжерей и теплиц. В конце XVIII века были построены три линии теплиц, первая часть Зверинской оранжереи. Потомок знаменитого садовода, инженер Арнольд Регель в очерке «Изящное садоводство и Художественные сады», изданном в 1896 году, отмечал, что царскосельские Верхние теплицы славятся не менее виндзорских.
В Верхних теплицах круглый год выращивали землянику, вишню, персики, черешню, цитрусовые, виноград, ананасы, арбузы, дыни, снабжая фруктами и ягодами императорский двор. Во фруктовых садах — яблоки, сливы, крыжовник.
В музейных оранжереях выращивают рассаду для высадки в теплое время года в парковых цветниках. В холодное — в оранжереях зимуют лавры, которые летом украшают партер Екатерининского парка и плац перед Екатерининским дворцом.