Во времена Петра I место погребения лиц, принадлежавших к царской фамилии, не было окончательно определено. Царских родственников хоронили в Благовещенской усыпальнице. В недостроенном Петропавловском соборе в 1715 похоронили 2-летнюю дочь Петра I и Екатерины Наталью, а под колокольней — супругу царевича Алексея Петровича принцессу Шарлотту Христину Софию Брауншвейг-Вольфенбюттельскую (1694—1715). Там же в 1718 предали земле останки царевича. В 1716 у входа в собор похоронена вдова царя Федора Алексеевича Марфа Матвеевна.
После смерти имп. Петра I гроб с его телом был помещен во врем. часовне внутри строившегося собора. Погребение состоялось лишь 29.5.1731. В дальнейшем в усыпальнице были похоронены все императоры и императрицы до Александра III включительно, за исключением умершего в Москве в 1730 Петра II и убитого в Шлиссельбурге в 1764 Иоанна VI. Всего в усыпальнице находилось 41 захоронение, в т. ч. ряда вел. князей и княжон — детей и внуков императоров. В 1865 все надгробия заменены однотипными беломраморными саркофагами с бронз. золочеными крестами (арх. А. А. Пуаро, А. Л. Гун). Имп. саркофаги украшены двуглавыми орлами. 2 саркофага изготовлены на Петергофской гранильной ф-ке в 1887—1906: Александра II (из зеленой яшмы) и его супруги Марии Александровны (из розового орлеца). В 1918-19 собор был закрыт; существует версия о вскрытии гробниц, не подтвержденная док-тами. 17.6.1998 в Екатерининском приделе, в юго-зап. части собора, преданы земле прах имп. Николая II, имп. Александры Федоровны, цесаревича Алексея, вел. княжон Татьяны, Марии, Ольги и Анастасии, убитых в Екатеринбурге в 1918. Вместе с ними погребены лейб-медик Е. С. Боткин, лакей А. Е. Трупп, повар И. М. Харитонов, горничная А. С. Демидова.
