Петр I покоится в двойном гробу: внешнем — дубовом и внутреннем — металлическом, запаянном. Рядом с императором погребены его ближайшие родственники и преемники, в том числе и императрица Екатерина I.

Над гробницей Анны Иоанновны до революции находились две иконы — Иерусалимской Божьей Матери и Святой Анны Пророчицы — в золотых окладах, с жемчугами и драгоценными камнями. Неподалеку от Анны Иоанновны похоронены две дочери Петра I и Екатерины I — старшая Анна и младшая — императрица Елизавета Петровна.

Петра III первоначально погребли в Александре-Невской лавре, а по восшествии на престол Павла I останки убитого монарха торжественно перенесли в Петропавловский собор. Это произошло 5 декабря 1796 года одновременно с погребением императрицы Екатерины II, причем корону перед гробом императора нес Алексей Орлов — один из его убийц. На надгробии самого Павла I была укреплена бриллиантовая корона Мальтийского ордена, которая после 1917 года пропала. Кроме гробницы в Петропавловском соборе, в глубине парка существует еще мемориальный мавзолей Павла I, возведенный в 1805–1808 годах. Сооружение это, выполненное по проектам И.П. Мартоса и Тома де Томона с большим вкусом и изяществом, напоминает небольшой античный храм.

Порядок погребения лиц императорской фамилии регламентировался высочайше утвержденным церемониалом. В день погребения к Петропавловскому собору к заранее намеченному часу прибывали приглашенные лица со специальными билетами; для въезда в крепость кучерам полагалось иметь отдельный билет. Почетный караул оставался до закрытия могилы и заделывания свода гроба, после чего над могилой устанавливали сначала временную, а потом и постоянную гробницу. Императорские регалии (корона, скипетр и держава) отправлялись в Бриллиантовую комнату Зимнего дворца, личное оружие императоров — в Оружейную палату Кремля, ордена передавались на хранение в Арсенал, где находилась и погребальная колесница. Иностранные ордена государственный канцлер возвращал выдавшим их государствам.

Императора Александра I погребли в марте 1826 года — через несколько месяцев после его кончины в Таганроге. И хотя гроб с телом покойного императора несколько дней стоял в Казанском соборе для прощания, в придворных кругах и в народе ходило много слухов.

Император скончался неожиданно — во время поездки по югу России в ноябре 1825 года. До сих пор распространена версия, что тогда Александр I не умер, а ушел в монастырь. А в гроб положили солдата, умершего в госпитале и лицом похожего на императора. Через много лет в Сибири появился творивший чудеса старец монах Федор Кузьмич. Некоторые из современников считали его Александром I, этой версии придерживался и Л.Н. Толстой. Однако великий князь Николай Михайлович Романов, внук императора Николая I, тщательно изучив все обстоятельства смерти Александра I, пришел к выводу, что легенда о Федоре Кузьмиче не имеет под собой никаких исторических оснований.

Не менее таинственной была и кончина супруги императора — императрицы Елизаветы Алексеевны. По официальной версии, она умерла неожиданно, вскоре после кончины супруга, в Белеве Тульской губернии, когда возвращалась из Таганрога в Санкт-Петербург. По другим сведениям, в 1834 году в Тихвине появилась неизвестная странница Вера Александровна, которая выделялась светскими манерами, знанием придворной жизни и иностранных языков. Уже в самом ее имени многие видели намек на происшедшие события: Вера — уход от всего мирского к Богу, Александровна — в память о венценосном супруге своем. С 1840 года она была молчальницей в Новгородском Сырковом монастыре, где и скончалась в 1861 году. Сохранился портрет Веры Александровны в гробу, очень похожий на портрет императрицы Елизаветы Алексеевны. Легенда рассказывает…что смерти (или уходу из мира) императорской четы предшествовали странные события. Например, в октябре 1825 года, незадолго до кончины императора Александра I, в одну из ночей жители Таганрога видели над дворцом две звезды, которые три раза сходились и расходились. А потом одна звезда превратилась в голубя, который сел на другую звезду. Через некоторое время он исчез, а затем постепенно исчезла и вторая звезда.

Ходили слухи и о внезапной смерти императора Николая I, 30 лет железной рукой правившего Россией. Существовало даже мнение, что император отравился, не в силах пережить поражение в Крымской войне. Поражение, несомненно, приблизило смерть Николая I, но сама версия отравления в ученых кругах считается весьма сомнительной, хотя смерти этого императора предшествовал ряд таинственных и загадочных событий.

Великая княгиня Александра Иосифовна, невестка Николая I, рассказывала, что незадолго до кончины царя в его загородном доме в Гатчине ей и князю А.И. Барятинскому показался белый призрак. За несколько дней до смерти императора видение повторилось уже в Зимнем дворце, а в последние дни жизни императора большая черная птица, которая встречается только в Финляндии и считается там предвестницей зла, каждое утро прилетала и садилась на телеграфный аппарат, находившийся на башенке над комнатой, где позже умер Николай I. Часового посылали прогонять птицу, и тогда она улетела к шпицу Петропавловского собора и исчезла. Но через 26 лет такая же птица вновь появилась в Зимнем дворце, и через несколько дней от бомбы террористов погиб Александр П.

Празднование всех исторических событий, связанных с жизнью того или иного монарха, всегда сопровождалось возложением даров, которые устанавливались на их монументах. Вместе с реликвиями, хранившимися на надгробиях с момента погребения императоров, они составляли сокровищницу Петропавловского собора. Больше всего таких реликвий украшало гробницу Петра I, у его подножия императрица Екатерина II положила трофей Чесменского сражения 1770 года — флаг капитан-паши турецкого флота. Потом на надгробии Петра появилось несколько памятных медалей: золотые — к 100-летию основания Санкт-Петербурга и 200-летию со дня рождения первого русского императора, золотая и бронзовая — к 200-летию Полтавской битвы, серебряная — к 200-летию взятия Нарвы и др. На стене около надгробия в 1898 году был укреплен серебряный барельеф, изображавший памятник Петру I в Таганроге; рядом в золотом окладе висела икона с ликом апостола Петра, примечательная тем, что своими размерами соответствовала росту Петра I при рождении…

Первоначально надгробия над усыпальницами русских императоров представляли собой четырехугольные продолговатые плиты разных размеров (мраморные или из путиловско-го камня). Все они были накрыты парчовыми покрывалами.[49] В 1824 году журнал „Отечественные записки“ сообщал, что во время путешествия по России мадам де Сталь захотела иметь сувенир с гробницы Петра I. Она попыталась отрезать кусочек парчового покрывала, однако церковный сторож заметил это. Мадам пришлось спешно покинуть собор, а успокаивать бдительного сторожа остался сопровождавший ее Вихман.

В 1865 году, во время крупной реконструкции собора, были установлены новые надгробия, проект которых выполнили архитекторы А.А. Пуаро и А.Л. Гун. Саркофаги сделали из белого каррарского мрамора с большими бронзовыми крестами на верхней грани. По углам императорских надгробий располагались бронзовые императорские орлы, в головах саркофагов крепились бронзовые доски с обозначением имени погребенного, его титула, места и даты смерти, а также даты погребения.

В 1906 году над могилами императора Александра II и его супруги — императрицы Марии Федоровны — были установлены новые надгробия. Их изготовили из полудрагоценных камней на Петергофской гранильной фабрике по проекту архитектора А.Л. Гуна. Надгробие императора было сделано из зеленой волнистой яшмы, императрицы — из розового с жилками орлеца.

В 1896–1908 годах рядом с Петропавловским собором по проекту архитектора Д. Грима и при участии архитекторов А. Томишко и Л. Бенуа была сооружена великокняжеская усыпальница на 60 гробниц. Она пристраивалась к собору с северо-восточной стороны и соединялась с ним крытой галереей.