Alkuajat
Alun perin Presidentinlinna rakennettiin kauppias ja laivanvarustaja J.H. Heidenstrauchin asuintaloksi sekä liike- ja varastotiloiksi. Rakennuksen ensimmäiset kuvat piirsi ansioitunut linnoitussuunnittelija Pehr Granstedt, ja niitä korjasi italialaissyntyinen arkkitehti Giacomo Quarenghi. Talon lopulliset piirrokset Granstedt allekirjoitti tammikuussa 1817.
Keisarillinen palatsi
Otsikkolehdellä varustettu ja yksiin kansiin sidottu piirustussarja piirrettiin uudelleen uudelleenrakennuskomitean arkkitehdin Carl Ludvig Engelin tarkastuksen jälkeen hänen korjaustensa mukaisesti. Lopullisen piirustussarjan kaksi piirustusta on voitu todistaa Engelin itsensä laatimiksi. Rakennus muutettiin keisarilliseksi palatsiksi Engelin ja hänen poikansa suunnitelmien mukaan.
Rakennuksen perustustyöt alkoivat 1813, ja se valmistui 1820. Jo vuonna 1837 Heidenstrauchin talo myytiin keisarisuuriruhtinaan Helsingin-residenssiksi. Rakennus muutettiin sellaiseen kuntoon, että Venäjän keisari saattoi majoittua sinne. Taloon tuli kreikkalais-katolinen kirkko, tanssisali ja ruokasali sekä tilava keittiö aputiloineen. Myös asuntoja rakennettiin keisarilliselle seurueelle ja linnan henkilökunnalle. Muutostyöt valmistuivat 1843.
Valtiopäivien juhlallisia avajaisia varten vuonna 1863 tanssisali muutettiin Valtiosaliksi, jonne sijoitettiin keisarin valtaistuin.
Vuonna 1876 Helsingin suurta teollisuusnäyttelyä varten linna korjattiin ja tehtiin uusia taidehankintoja. Vieraiksi saapuivat tuolloin mm. Keisari Aleksanteri II, Keisarinna Maria Aleksandrovna sekä perintöruhtinas, sittemmin Keisari Aleksanteri III ja hänen puolisonsa Maria Feodorovna. Keisarillinen seurue oli niin suuri, ettei se mahtunut linnaan, joten rakennusta päätettiin laajentaa edelleen. Työt aloitettiin kuitenkin vasta 1906 arkkitehti Jac. Ahrenbergin suunnitelmien mukaan. Laajennusten yhteydessä rakennettiin uusi, suurempi Valtiosali ja sisäänkäynti halleineen.
Monenlaista käyttöä
Rakennus on historiansa aikana ollut monenlaisessa käytössä. Ensimmäisen maailmansodan aikana linnassa oli sotasairaala. Venäjän vallankumouksen aikana se toimi venäläisen sotilas- ja työläisneuvoston toimeenpanevan komitean päämajana. Vuoden 1918 sisällissodan aikana taloon majoittuivat saksalaisten ja myöhemmin suomalaisten joukkojen esikunnat. Sisällissodan jälkeen siellä toimi itsenäisen Suomen ulkoasiainministeriö.
Presidentinlinnaksi
Presidentinlinnaksi rakennus kunnostettiin vuonna 1921. Presidentinlinna sisustuksineen kuvaa nykymuodossaan hyvin historiansa tyylisuuntauksia, joista näkyvimpänä on pietarilais-empiirinen tyyli. Linna entisöitiin 1970-luvun alussa arkkitehti Sirkka Tarumaan suunnitelmien mukaan. Vuosina 2012–2014 Presidentinlinnaan tehtiin laaja peruskorjaus, jonka yhteydessä mm. vahvistettiin perustuksia, uusittiin talotekniikkaa, parannettiin kulkuyhteyksiä ja konservoitiin ja kunnostettiin rakenteita ja pintoja.
Presidentinlinnassa sijaitsevat tasavallan presidentin kanslian työ- ja aputilat sekä tasavallan presidentin edustustilat. Linnassa tasavallan presidentti järjestää vuotuisen itsenäisyyspäivän vastaanoton ja muita vaativia edustustilaisuuksia sekä tapaamisia ja neuvotteluja. Linnan lattiapinta-ala on lähes 3000 m/2.
Presidentinlinnan 360-virtuaalikierros
