Место для строительства дворца выбрала в 1744 году сама императрица Елизавета Петровна во время очередного паломничества святыми киевскими местами — на днепровских кручах, вблизи лавры.
Проект царской обители хотя и принадлежал Бартоломео Растрелли, однако в отличие от Андреевской церкви, не был оригинальным, поскольку копировался с подмосковной резиденции Елизаветы Петровны в с. Перово. «Растрелли на тот момент был в фаворе, и когда ему предложили спроектировать киевский дворец, сказал, что ему это не интересно», — объясняет Марина Гребенюк — главный специалист управления архитектурных сооружений Государственного Управления Делами Президента. Поэтому проектные чертежи Мариинского разрабатывал русский зодчий Иван Мичурин на основе обмерных материалов подмосковного дворца.


Как и старый, перовский, новый дворец был решен в господствовавшем тогда стиле барокко (итал. barocco — «причудливый»), с его нарочитой усложненностью и архитектурным пафосом. В отличие от подмосковной резиденции к центральному двухэтажному корпусу киевского дворца со стороны парка были добавлены два одноэтажных флигеля, что чуть ли не вдвое увеличило общую площадь здания. Центральный зал с обеих сторон здания подчеркнули ризалиты. Фасады отличались более скромным декором, отчего выглядели строже подмосковных.
К 1755 году строительство было в основном завершено, однако из-за отсутствия финансирования отделочные работы затянулись до конца 1760-х. К этому времени второй царский этаж, который по причине гигроскопичности и лучшей отапливаемости был деревянным, облагородили предметами декоративно-прикладного искусства. Стены оклеили насыпными обоями (старинным аналогом современных шпалер под покраску), обили шелками, украсили прилечествующим барокко множеством зеркал. Комнаты-галереи (картины в жилых помещениях вешать было не принято) наполнились предметами изобразительного искусства модных в то время живописцев, об именах которых из-за отсутствия историографических данных можно только догадываться. Первый этаж был каменным и предназначался для прислуги.
Императрица Елизавета умерла, так и не побывав в новом дворце. Первым из коронованных особ киевскую резиденцию посетил по пути за границу Павел I с супругой Марией Федоровной. А в 1787 году дворец почти на три месяца оказался главной императорской резиденцией — здесь остановилась Екатерина II.
По этому поводу в Мариинском затеяли внеплановый ремонт. После визита императрицы в киевский дворец приспособили под главные присутственные места Юго-Западного края — резиденции генерал-губернатора князя Голицына, губернаторов Румянцева-Задунайского, Милорадовича и Голенищева-Кутузова.
В 1812 году, после войны с Наполеоном, во дворце содержались пленные саксонцы, устроившие в нем кроме казармы еще и подсобные службы, в частности, скобяные мастерские. Все это повергло здание и парк в весьма плачевное состояние. Привести в порядок многострадальную резиденцию вызвался генерал-губернатор Николай
Раевский, который, согласно Высочайшему соизволению, и поселился здесь в 1813 году. Злые языки поговаривали, что именно он в июле 1819-го во время очередного спиритического сеанса сжег деревянный этаж. Хотя из заключения официального полицейского расследования следует, что виной всему прохудившиеся отопительные печи.
«В 1834 году — уж не знаю за какую взятку и кому, поскольку дворец находился в непосредственной компетенции Императорского ведомства земель и уделов, — каменный этаж передали почти на 50 лет в аренду Акционерному Товариществу минеральных вод», — рассказывает Гребенюк. Так в центральном корпусе дворца появились курортные залы с ваннами из газированных целебных лаврских источников, а во флигелях устроили санаторные номера.
Длилось это до тех самых пор, пока Киев не посетил Александр II. Можно только представить себе негодование императора, узнавшего в общественном предприятии царскую резиденцию. В 1868 году все договоры с Акционерным Товариществом были расторгнуты и на реконструкцию дворца отпущены немалые казенные средства. Выполнение проекта поручили архитектору Константину Маевскому. В период реставрации дворец вновь обрел второй парадный этаж — теперь уже каменный. В его центральной части по всей высоте была сделана большая пристройка с балконом и лестницами, разработана анфилада парадных залов с параллельным рядом малых гостиных. Фасады обогатились новыми деталями: в декоре появилось больше украшений в растительном стиле, со стороны парка был сделан декоративный картуш (украшение в виде щита). Что до интерьеров, то Александр II настоял на доминирующем во второй половине ХІХ века классическом стиле. Шелка и насыпные обои на стенах заменила штукатурка с альфрейными (масляными) росписями итальянского художника Камилла Аллиауди, приглашенного лично Александром II. Эти росписи — единственный сохранившийся до наших дней декоративный элемент внутреннего убранства дворца, который после реставрации 1979–1982 гг. можно увидеть на медальонах над каминами и в медальонной композиции дворцового кабинета. Уже в 1872 году во дворце провели паровое отопление. Ремонтными работами руководил архитектор Артем Гешвенд, разработавший заодно и современную систему вентиляции помещений. А вскоре дворцовый комплекс, в числе первых в городе, был подключен к центральному водопроводу.
Надо отметить, что исторические источники не однозначны по поводу персоны, давшей имя Мариинскому. По одной версии, это была Мария Александровна (1824–1880 гг.) — жена Александра II, горячо любившая киевский дворцово-парковый ансамбль и выделившая на обустройство прилегающего ко дворцу парка (вначале Мариинским был назван именно парк) крупную сумму — 22 тыс. рублей серебром.
(Для сравнения: пара волов тогда стоила около четырех рублей). К слову, прилегающий ко дворцу парк до начала XIX века находился в запущенном состоянии и плавно переходил в такой же саморослый Царский сад, который был излюбленным местом ночлега особ без определенного места жительства. Благодаря выделенным средствам Мариинский приобрел черты английского парка. В долине (на месте нынешнего стадиона «Динамо») обустроили розарии и декоративный пруд.
По другим источникам, дворец назван в честь Великой княгини Марии Федоровны (1847–1928 гг.) — супруги Александра III и матери последнего российского императора Николая II, которая с 1915 года жила в киевском дворце и во время Первой мировой, вплоть до большевистского переворота, занималась организацией госпиталей и санитарных поездов.
Первая версия ближе к действительности, так как дворец в народе величали Мариинским еще до Первой мировой войны, но как бы то ни было обе Марии сыграли важную роль в истории дворца.
С началом революции Киевский Версаль был главным символом государственной власти. Поэтому в нем попеременно размещались всевозможные противоборствующие силы. «За время революции дворец не менял свой архитектурный облик, он просто был в ужасном состоянии», заключает—  Гребенюк. В период советской власти в кабинетах стилистики конструктивизма располагались всевозможные комитеты, советы и штабы. Во время Великой Отечественной войны в Мариинский угодила бомба, которая, на удивление, не взорвалась, но от силы удара был поврежден главный корпус, послевоенным восстановлением которого (1945–49 гг.) руководил небезызвестный архитектор Павел Алешин. Так, благодаря усилиям и талантам отечественных архитекторов, реставраторов и художников Мариинский дворец сохранил свое былое величие. Масштабной реставрацией дворца в 80-х годах ХХ века занимался заслуженный архитектор Украины Виталий Сергеевич Шкляр.


Будучи наследием имперского абсолютизма, пережив смутные времена, ныне Мариинский — официальная резиденция Президента, что неизбежно повлекло за собой интерьерные изменения в сторону эклектики. Де-факто приемы и саммиты государственной важности проходят на Банковой — резиденция временно переехала в Дом с химерами, поскольку Мариинский с 2007 года закрыт на очередную реставрацию.