Постройкой новой усыпальницы занялись в конце 1880-х годов. Архитектор Д. И. Гримм разработал ее проект. В процессе детализации проекта принял участие архитектор А. О. Тсмишко. Однако строительство, начавшееся в 1896 году, затянулось. После смерти архитектора Гримма строительство здания довел до конца архитектор Л. Н. Бенуа, внесший в проект некоторые коррективы. Открыта усыпальница была лишь в 1908 году. В нее из Петропавловского собора перенесли 8 захоронений, и позже были погребены еще 5 членов царской фамилии.
Архитектура здания усыпальницы характерна для конца XIX - начала XX века, когда не было ясного стилистического направления и зодчие то пытались формально возрождать русскую национальную архитектуру, то подражали архитектуре иных исторических стилей, зачастую сочетая в постройках различные по характеру детали. В архитектуре усыпальницы заметно стремление воспроизвести и характер русских купольных церквей XVII - XVIII веков, и использовать элементы ренессансных форм, и детали классического стиля, и в особенности живописного стиля барокко.
Сильный рельеф декоративных деталей, ребра купола, вазы у подножья фонарика и на раскрепованных углах, наличники окон, подобные тем, что на соборе, балюстрада - все это исполнено из высококачественных материалов - камня разных сортов, хорошо нарисовано и в целом воспринимается как характерный образец архитектурного творчества конца XIX века.
В техническом отношении усыпальница может считаться совершенным произведением. Особенно интересна в ней конструкция основы сомкнутого свода в виде перекрещивающихся массивных арок. Созданная свыше 60 лет назад усыпальница вписалась в ансамбль Петропавловской крепости, и ее купол, точнее сомкнутый свод, несмотря на значительные его размеры, занимает подчиненное положение в силуэте ансамбля, особенно остро воспринимаемого с противоположного берега Невы.
После передачи крепости в ведение Музея истории Ленинграда бывшая усыпальница используется как своеобразный аванзал, в котором устраиваются выставки, собираются экскурсанты: они получают нужную информацию перед осмотром собора и крепости.
Перед восточным фасадом собора сохраняется комендантское кладбище, где хоронили комендантов крепости, должность которых была пожизненной. В 1966 году начаты работы по реставрации обветшавших надгробий, среди которых особенно интересны надгробные плиты XVIII века.
Аннинский кавальер
9 августа 1704 года комендант крепости Р. В. Брюс сообщал А. Д. Меншикову, что в бастионе Головкина «кавальер делать начали».
Кавальер - вспомогательное оборонительное сооружение для усиления бастиона с огневой площадкой на кем, слегка поднимающейся, как того требовали правила фортификации, над стенами крепости.
Как свидетельствуют сохранившиеся чертежи, кавальер первоначально был насыпным пятиугольным сооружением с почти вертикальными стенками, вероятно покрытыми дерном или обшитыми тесом 1. [1 См.: В. А. Бутми. Кавальер Петропавловской крепости. Историческая справка. Государственная инспекция по охране памятников Ленинграда (ГИОПЛ), Н-1088/2.]
Идея сооружения каменного кавальера в форме подковы, каким он является сейчас, возникла еще при Петре. Однако эту перестройку осуществили, когда почти вся крепость уже была каменной.
В конце 1720-х годов существовало два проекта кавальера: шестиугольного, возможно по идее военного инженера X. А. Миниха, и подковообразного, по-видимому по замыслу Доменико Трезини. Именно в форме подковы он и был официально заложен 13 мая 1731 года на месте старого земляного, в бастионе, именовавшемся тогда Аннинским. Фактически работы под руководством Трезини развернулись с 1730 года.
Среди архивных документов сохранились рапорты Доменико Трезини о ходе строительства. Начиная постройку в августе 1730 года, он докладывал, что «под кавальер под наличные стены сваи под фундамент забиты и рвы копают для обутки фундамента камнем и в скорости оной начнетца бутить…» А в июле 1733 года Трезини сообщил, что «на кавальере 16 сводов с арками свели и между ими разбутили и кругом подняты стены…» 1 [1 Архив Военно-исторического музея артиллерии, инженерных войск и войск связи, ф. ШГФ, оп. 2, св. 85, 1730 г., д. 137, л. 190.]
Таким образом, от начала до конца кавальер строил Доменико Трезини.