Архитектор Штакеншнейдер, который в Петербурге построил для четы Лейхтенбергских Мариинский дворец, стал также автором их загородного дворца в Сергиевке, прекрасного здания в стиле классицизм.
В середине XIX века из огромных гранитных валунов были вырублены скамьи и скульптуры(скамьи и скульптуры не сохранились) пополнилась коллекция растительных насаждений.
После революции парк был взят под охрану государства и объявлен в 1921 году памятником природы на основании декрета Совнаркома. Сергиевка была передана Биологическому факультету Ленинградского университета. Во дворце и постройках рядом расположился Биологический НИИ Университета.
Во время Великой Отечественной войны Сергиевка оказалась на линии фронта Ораниенбаумского плацдарма, парк и постройки сильно пострадали. После войны Ленинградским университетом были проведены работы по благоустройству парка, в 1965 году по проекту архитектора В. И. Зейдемана в основном восстановили фасады дворца, после 1969 года по проекту архитектора К. Д. Агаповой велись работы по реставрации парка.