К концу XIX в. возможности для новых захоронений в Петропавловском соборе были исчерпаны. В 1906 г. рядом была сооружена Великокняжеская усыпальница по проекту архитекторов Д.И. Гримма и А.О. Томишко. По проекту к северной стороне собора примыкает объем парадного вестибюля, от которого крытая галерея ведет в восточном направлении к усыпальнице. При галерее устраивались царские комнаты.
Строительство было начато в апреле 1897 г. После кончины в 1898 г. Д.И. Гримма, а затем в 1900 г. А.О. Томишко, строителем усыпальницы был назначен Л.Н. Бенуа. К тому времени стены и пилоны были возведены до основания сводов. Бенуа переработал проект, который был вновь утвержден 27 мая 1901 г. Применение параболической формы свода привело к изменению силуэта и увеличения высоты здания до 48 м. Возведение было в основном завершено в 1906 г.
Пространство парадного двора перед вестибюлем отделено решеткой, сооруженной в 1905 г. По воле Николая II Бенуа спроектировал ее по образцу решетки Летнего сада. Здание богато декорировано, решено в традициях позднего ренессанса и французского классицизма. Пластичны фасады с четко прорисованными деталями. Купол покрыт темным шифером из аспидного сланца, главка и крест - сусальным золотом. Внутри стены облицованы сердобольским гранитом и белым итальянским мрамором. Колонны выполнены из темного лабрадора.
В восточной части усыпальницы устроен мраморный иконостас. Образа для него написал Н.А. Бруни. По его же эскизу Г.И. Кузик в 1906 г. в Дармштадте выполнил алтарный витраж «Воскресение Христово». В том же году в мозаичной мастерской В.А. Фролова созданы четыре иконы по картонам худ. Н. Н. Харламова: для фасадов - изображения Иверской, Казанской и Федоровской икон Божией Матери и образ Спаса Нерукотворного - над входом в вестибюль. Под полом усыпальницы устроили 60 могил, каждая из которых представляла собой двухкамерный бетонный склеп глубиной 3,2 м.
Храм св. благоверного князя Александра Невского был освящен 5 ноября 1908 г. Здание рассматривалось не как церковь, а как некрополь. Служили в нем лишь панихиды в присутствии членов императорской семьи. В ноябре 1908 г. в усыпальнице был похоронен великий князь Алексей Александрович, оформление его могилы определило решение последующих надгробий. К 1917 г. было произведено тринадцать захоронений.
10 апреля члены О-ва Архитекторов произвели осмотр усыпальницы, построенной при Петропавловском соборе. Идея этой постройки возникла еще в 1887 г., первоначальный проект был составлен покойным проф. Гриммом. В 1896 г. этот проект был переработан проф. Томишко, после чего было приступлено к кладке фундамента. Л.Н. Бенуа, заменивший проф. Томишко в 1900 г., внёс в проект некоторые изменения, вызванные значительным удлинением купольных арок. Усыпальница представляет просторное, высокое здание, выведенное из кирпича и перекрытое куполом, увенчанным золоченой главкой, подобной главе собора. Ведущий в усыпальницу царский подъезд выведен из песчаника, украшен дорическими колоннами и перекрыт медным куполом. Над входными дверями будет помещена мозаичная икона Нерукотворного Спаса на золотом фоне. Из подъезда, пересекая поперечную галерею, соединяющую вестибюль с собором и домом для духовенства, входят в усыпальницу через довольно длинный коридор. К нему примыкают царские комнаты для ожидания.
Главная конструктивная особенность самого здания заключается в том, что сводчатое перекрытие на 4-х перекрещивающихся арках выведено без связей. 4 замковые камня, весом каждый около 1.700 пудов, разделены на 6 отдельных элементов, что значительно облегчило его подъем на кружала. Характерный способ соединения этих элементов может быть передан только чертежом. Подвальная часть здания разгорожена бетонными переборками на 60 мест; два перекрещивающихся, расположенных среди них, коридора служат для прокладки труб водяного отопления и для прохода рабочих. В настоящее время полы еще не настланы, что позволяет осмотреть внутреннее устройство гробниц. Внутренняя отделка здания выполнена штукатуркою с небольшими лепными работами; стиль ее - XVIII столетия, носит отпечаток работ архитектора Mansart. Освещение электрическое.
После революции все могилы в усыпальнице были уничтожены. Бронзовые украшения надгробных плит были отправлены в переплавку.. Здание использовалось Музеем Революции, затем Государственной центральной книжной палатой и Государственной публичной библиотекой, потом там находился склад бумажной фабрики. Иконостас был уничтожен, в центре алтарной стены пробили вход. В период блокады погиб алтарный витраж.
В 1954 г. здание передали Музею истории Ленинграда. В 1964 г. проведена частичная реставрация по проекту арх. И.Н. Бенуа, после этого здесь открылась выставка «История строительства Петропавловской крепости», которая была демонтирована лишь в 1992 г. В мае 1992 г. здесь был похоронен правнук Александра II, глава Российского императорского дома великий князь Владимир Кириллович, скончавшийся в Париже. В том же году начато восстановление надгробных плит на местах исторических захоронений.
Текст В.Б. Гендрикова. Великокняжеская усыпальница в Петропавловской крепости. АО "Арсис" 1993 г.
