Строительство по проекту Штакеншнейдера вели архитекторы А. П. Брюллов, К. А. Тон и Р. А. Желязевич. Николаевский дворец был заложен 21 мая 1853 года. В основание здания был положен ковчежец с золотыми и серебряными монетами, позолочёная медная доска с гравированной надписью об этом событии. Проект Николаевского дворца предусмотрел появление не только жилья для Николая Николаевича, но и манежа, конюшен, флигеля для прислуги. Николаевский дворец занял территорию в два гектара.
Строительство приостанавливалось на время ведения Крымской войны, было возобновлено в 1856 году. Для этого из Департамента Уделов было выделено более трёх миллионов рублей. Церемония открытия и освящения Николаевского дворца состоялась в декабре 1861 года. После смерти великого князя Николая Николаевича в 1891 году Николаевский дворец за долги был передан в ведение Департамента Уделов. Долго решалось для чего в дальнейшем будет служить Николаевский дворец. Предполагалось, что он может быть отдан Инженерному училищу, тогда как Инженерный замок отдали бы Публичной библиотеке. Но 25 июля 1894 года последовал указ императора о том, что в Николаевском дворце в ознаменование бракосочетания великой княгини Ксении Александровны с великим князем Александром Михайловичем будет устроен женский институт, названный в её честь — Ксениинским. Ксениинский институт был рассчитан на 350 воспитанниц. Он был ниже Смольного института по рангу, здесь обучались исключительно "полусироты".
С1917 года бывший Николаевский дворец известен как дворец Труда. Во время Великой Отечественной войны в дворце Труда располагался госпиталь. Здание серьёзно пострадало от бомбёжек. Его отреставрировали в конце 1940-х - начале 1950-х годов. В 1962 году в дворце Труда был открыт дворец культуры Ленинградского областного совета профсоюзов. Один из парадных залов был превращён в галерею Героев Социалистического Труда - лучших тружеников Ленинграда и Ленинградской области. К 1975 году была завершена реставрация фасадов.Богослужения в домовой церкви дворца возобновились в 1999 году. В настоящее время дворец Труда занимает Совет Федерации профсоюзов Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Также он используется в коммерческих целях, часть помещений сдаётся под офисы.