Стрельна является одним из древнейших поселений на южном берегу Финского залива. В VIII-IX вв. здесь жили русские, а позднее появились народы финно-угорской группы - карелы, водь и ижора, которые, наряду с русскими, были подданными Великого Новгорода. В Кипенский погост Водской пятины входила русская деревня Ольховая, расположенная недалеко от устья реки Стрельны. Борьба русских со шведами за Ижорскую землю велась с переменным успехом несколько столетий, и по Столбовскому договору 1617 г. эта территория отошла к Швеции. В 1624 г. владельцем Стрельны стал известный шведский просветитель и государственный деятель Йохан Шютте, получивший титул барона Дудергофского от шведского короля Густава II Адольфа. В 1629 г. Шютте был назначен генерал-губернатором провинций Карелии, Лифляндии и Ингерманландии и организовал управление ими по шведскому образцу. В Дерпте он учредил Верховный суд и Академию - будущий университет, - первым канцлером которой его избрали в 1632 г. В шведском городе Упсале он основал Шюттеанум - дом для профессуры и студентов - специальную школу, где готовили дипломатов и чиновников для государственной службы. Йохан Шютте умер в 1645 г. и был похоронен в Упсале.

Как выглядела усадьба Шютте в Стрельне при его жизни, неизвестно. На шведском плане из атласа Дудергофского погоста, датируемого 1670-ми гг., обозначена усадьба с небольшим домом, скотным двором, лугами и пахотными землями. Владели имением в этот период наследники Шютте.
В 1700 г. началась Северная война. Вскоре после победоносной Полтавской баталии 1709 г. Петр I решил заняться благоустройством окрестностей будущей столицы империи. Южное побережье Финского залива от Петербурга до Красной горки разбили на участки шириной в 100 и длиной в 1000 саженей, предназначавшихся для царя, его родственников и приближенных. Царь взял себе четыре участка в Петергофе и столько же в Стрельне.
2 ноября 1706 г. Петр I провел целый день в Стрельне, о чем свидетельствует запись в "Походном журнале", ставшая первым упоминанием об этой местности. 13 января 1711 г. царь отдал распоряжение А.Д. Меншикову построить в Стрельне пару изб, скотный и птичий дворы и "маленькую сажалку для рыбы".
Автор первоначального проекта деревянного Дворца Петра I неизвестен. Он был сооружен около 1716 г., а в 1719-1720 гг. перестроен по указу царя.
Помимо усадьбы с деревянным дворцом Петр I планировал создать в Стрельне парадный дворцово-парковый ансамбль с фонтанами и каскадами, второй Версаль, "восьмое чудо света". В 1715 г. в Верхнем и Нижнем парках прокладывали каналы, аллеи, сажали деревья. В гидротехнических работах принимали участие инженеры-гидравлики и каменных дел мастера из Венеции; сооружение плотин и шлюзов велось под руководством В.Г. Туволкова, будущего автора уникальной водоподводящей системы в Петергофе.
Проекты дворцово-паркового ансамбля Петр I заказывал лучшим архитекторам своего времени: Б.К. Растрелли, Ж.Б. Леблону С. Чиприани, Н. Микетти, и только проект последнего был утвержден царем.
С 1719 г. начались работы по устройству в Нижнем парке партеров, поперечного канала и диагональных перспектив. А 22 июня 1720 г. заложили каменный дворец с тройным арочным пролетом в центральной части здания и гротом. Летом 1721 г. Микетти планировал завершить сооружение фонтанов и пустить воду, но работы над стрельнинским ансамблем приостановились, так как Петр I убедился, что без насосов здесь невозможно будет создать высоко бьющие фонтаны, не уступающие версальским. Он решил воплотить свои идеи в Петергофе, где для этого существовали более благоприятные условия.

Начатое Петром I строительство в Стрельне продолжилось в годы царствования его дочери, императрицы Елизаветы Петровны. В середине XVIII в. была произведена капитальная реставрация обветшавшего деревянного дворца, в ходе которой под сруб здания подвели каменный фундамент с кирпичным цоколем. Архитектор Ф.Б. Растрелли, руководивший всеми работами, придал зданию симметричный вид, убрав петровскую мыльню, восстановил утраченный балкон и двенадцать комнат, а также достроил фасады каменного дворца.
В 1779 г., при Екатерине II, деревянный дворец вновь отреставрировали, а в 1786 г. в нем разместили госпиталь. Сама императрица приезжала в Стрельну лишь на прогулку или охоту.

Следующая реставрация Дворца Петра I была произведена в 1837-1840 гг. архитектором Х.Ф. Мейером, который воссоздал его в соответствии с первоначальным проектом Ф.Б. Растрелли как реликвию, связанную с именем великого преобразователя России.