Po śmierci Orłowa w 1783 roku właścicielem Gatczyny został wielki książę Paweł I RomanowУказ Екатерины II о пожаловании Гатчины Павлу Петровичу. 1783 год // Дворец и парк Гатчины в документах, письмах и воспоминаниях. XVIII век / Руководитель проекта Н. С. Батенин. – СПб.: Издательство Сергея Ходова, 2006. – С. 98. – 288 с. – 2000 экз. – ., a głównym architektem – Vincenzo Brenna. Według jego projektów stworzono wiele budowli parkowych, a w roku 1795 rozpoczęto przebudowę Pałacu. 11 listopada 1796 roku Paweł I przyznał Gatczynie prawa miejskie. W końcu XVIII wieku Gatczyna stała się centrum ujezdu gatczyńskiego. W 1792 roku Aleksiej Arakczejew został mianowany komendantem Gatczyny i w następstwie tego dowódcą wojsk lądowych Pawła I. W 1798 roku według projektu Nikołaja Lwowa został wzniesiony Pałac Prioracki, który jest jednym z symboli Gatczyny.
Po poniesionej w zamachu śmierci Pawła I w 1801 roku Gatczyna przeszła we władanie wdowy po nim, Marii Fiodorownej. Później właścicielami Gatczyny byli kolejno Mikołaj I, Aleksander II i Aleksander III.
W roku 1853 założono w Gatczynie linię kolejową. W 1881 w Gatczynie po raz pierwszy w Imperium Rosyjskim pojawiło się elektryczne oświetlenie uliczne.