В 1897-1908 годах на территории Петропавловской крепости построили Великокняжескую усыпальницу. Она была предназначена для захоронения членов императорской фамилии, а также светлейших князей Романовских Богарне. Проект Великокняжеской усыпальницы создал архитектор Д.И. Гримм, работами руководили Л.Н. Бенуа и А.И. Томишко.
В 1908-1916 годах в усыпальнице были похоронены 13 членов императорской семьи. Захоронения возобновились в 1992 году: здесь были погребены правнук императора Александра II князь Владимир Кириллович Романов, его жена Леонида Георгиевна и его родители.
В советское время иконостас усыпальницы был уничтожен, а алтарный витраж выбила взрывная волна во время блокады Ленинграда. В 1950-1960-х и в 1980-х годах в здании проводились капитальный ремонт и реставрационные работы. Запрестольный витраж воссоздали в 2006 году по проекту, сохранившемся в музее. В 2008 году были отреставрированы фасад и кровля Великокняжеской усыпальницы. Сейчас её посещение возможно только с визитом в Петропавловский собор во все дни, кроме среды, с 10:00 до 18:00. Здание признано объектом культурного наследия федерального значения.
