Ворота были сооружены на месте временной деревянной триумфальной арки, в 1777—1782 гг., по проекту Ринальди.

[Утвержденный Екатериной II проект ворот хранится в собрании ГМИЛ. В 1957 г. Г. Г. Гримм опубликовал ряд чертежей Ринальди, из собрания Эрмитажа, определенных им как предварительные варианты проекта Гатчинских ворот. «Труды Государственного Эрмитажа». Л., 1957, стр. 274—281. Изготовление мраморной облицовки ворот велось в мастерских Конторы строения Исаакиевской церкви и продолжалось до 1777 г. Только к лету 1778 г. был сооружен фундамент под ворота, а затем начата кирпичная кладка и их облицовка.]

В композиции Гатчинских ворот использованы разработанные в древнеримской архитектуре формы триумфальной арки. Композитные колонны и пилястры поставлены на пьедесталах по сторонам высокой полуциркульной арки. Над антаблементом возвышается аттик, использованный на парковом фасаде для помещения мемориальной надписи.

Декоративное оформление фасадов ворот отличается сложностью и изысканностью, контрастирующей со строгостью и простотой их силуэта. Различные по оттенкам розовые тивдийские мраморы, использованные для колонн и филенок, отчетливо выступают на фоне серых мраморов, которыми облицован основной массив ворот. В подборе мраморов Ринальди проявил присущее ему исключительно тонкое колористическое чутье.

Створы железных кованых ворот простого рисунка с накладными бронзовыми украшениями изготовлены на Сестрорецких заводах.