Таврический дворец был заложен в 1792 году, по проекту одного из выдающихся мастеров и основоположников классицизма Ивана Егоровича Старова. Это был подарок императрицы Екатерины II ее любимцу князю Г.А. Потемкину-Таврическому, полководцу, присоединившему к России Крым.

Проект оранжереи был заложен одновременно с дворцом и выполнен английским садовым архитектором Вильямом Гульдом. Первоначально сад занимал только восточную часть современной территории. Через несколько лет, после расширения границ сада, в его западной части был создан функциональный оранжерейный комплекс, предназначавшийся для выращивания плодовых, овощных культур, а также теплолюбивых декоративно-лиственных и цветущих растений. В 1928–1930 годах оранжерея пришла в аварийное состояние, была разобрана и переведена в Ботанический сад, где и находится в настоящее время. На её месте в 1935 году была установлена пальмовая оранжерея, перевезённая из бывшего царского садоводства в Царском Селе. В годы Великой Отечественной войны здание сильно пострадало. Только в 1977 году павильон был реконструирован, и в оранжерее открылся Выставочный зал «Цветы».

В наши дни в зимнем саду оранжереи находится множество тропических цветов, пальм, посетителям предлагаются экскурсии. Также на территории Оранжереи проводятся разнообразные выставки растений и искусства флористики.