Здание «Библиотеки и Кунсткамеры» Санкт-Петербургской Академии наук было заложено в 1718 году. Помимо собственно библиотеки и петровского собрания редкостей оно должно было вмещать знаменитый Готторпский глобус — огромную (более 3 метров в диаметре) модель земного шара, внутри которой располагался планетарий. Глобус, созданный в 1650–1664 годах под руководством Андреаса Буша и Адама Олеария, был подарен Петру I герцогом Голштинским в 1713 году.
По замыслу архитектора Г.И. Маттарнови, Готторпский глобус следовало поместить в центральной башне, объединяющей два симметричных трехэтажных корпуса. Ступенчато поднимавшаяся башня в проекте Маттарнови была исполнена в экспрессивных барочных формах, основывавшихся на контрастном сопоставлении вогнутых и выпуклых поверхностей ярусов. Боковые корпуса имели более скромную отделку, служили своего рода «фоном» для башни.
Маттарнови успел лишь начать кладку стен. После смерти архитектора в 1719 году строительство возглавил Н.Ф. Гербель. Под его руководством уже к 1722 году стены здания были выведены на полную высоту. Гербель внес ряд изменений в проект Маттарнови: он сделал нижнюю часть башни двухэтажной, устроив на первом этаже анатомический театр, увеличил высоту башни на 8,5 метров, а ризалиты боковых корпусов увенчал барочными фронтонами сложной формы. Здание получило типичную для архитектуры петровского времени высокую кровлю с переломом.
Вероятно, из-за просчетов при устройстве нового свода над анатомическим театром в стенах здания появились трещины. В 1724 году Гербель был отстранен от руководства постройкой, а на его место назначен Г. Киавери, который первым делом начал разбирать верхние ярусы башни. В связи с решением об устройстве в здании Кунсткамеры обсерватории, Киавери вновь переработал проект, несколько изменив конфигурацию башни и добавив новый ярус с высоким деревянным шпилем.
Здание было открыто для посетителей в ноябре 1728 года, хотя отделочные работы продолжались еще шесть лет. В 1741 году поднимался вопрос о замене шпиля на центральной башне фонариком, увенчанным моделью небесной сферы. Именно в таком виде здание Кунсткамеры представлено на чертежах 1741 года и гравюрах середины XVIII века.
В 1747 году здание сильно пострадало от пожара. Его восстановление затянулось почти на 20 лет. Работами руководил С.И. Чевакинский, значительно упростивший внешний вид здания. Центральная башня осталась без верхнего яруса. Лишь в 1947–1948 годах башня была реконструирована в соответствии с чертежами XVIII века.
Сама Академия наук с конца 1720-х годов размещалась в бывшем дворце царицы Прасковьи Федоровны — супруги царя Иоанна Алексеевича, брата Петра I. Строительство дворца было начато около 1720 года. Царица скончалась три года спустя, когда здание еще не было достроено. Указом императрицы Екатерины I в 1725 году дворец был передан Академии, в ведении которой он и находился вплоть до 1835 года, когда здание за ветхостью было разобрано, а на его месте выстроен южный пакгауз Биржи (ныне Зоологический музей).
Дворец представлял собой весьма обширное сооружение, не уступавшее по площади Кунсткамере. Его главный фасад, обращенный к Неве, имел три ризалита. Центральный ризалит с высокими окнами был украшен пилястрами, углы боковых ризалитов обработаны рустом. Оконные наличники отличались разнообразием форм. К входным дверям с улицы поднимались три торжественных высоких лестницы.
