Во времена Павла I название «Михайловский замок» носило не только само здание, но и вся императорская резиденция.
Павильоны исполняют роль связующего звена между замком и городской застройкой и производят монументальное впечатление. Нижние этажи украшены барельефами на сюжеты античных мифов о странствиях Диониса (скульптор Ф.Г. Гордеев). В барельефах, вероятно, заключалась программа, аллегорически связанная с императором Павлом I. Строительство павильонов было закончено к 1800 году и было отведено для проживания статс-дам и фрейлин Высочайшего двора.
После смерти императора в павильонах размещаются квартиры Дворцового ведомства, различные службы.
Новая жизнь павильонов начинается с момента, когда решением императора Александра Павловича по инициативе великого князя Николая Павловича, сооружения передаются новосозданному Инженерному ведомству. 1 июля 1817 года Александр I назначил Николая Павловича шефом батальона и генерал-инспектором по инженерной части. Одним из первых шагов нового генеpaл-инспектора стало учреждение Инженерного училища в 1819 году на базе специальной Инженерной школы при Чертежной экспедиции. Михайловский замок вместе с павильонами был передан Инженерному ведомству для Главного (впоследствии Николаевского) Инженерного училища.
В Западный павильон въезжает кондукторская рота Инженерного училища, с ней размещаются модели, библиотека и классы. Позже в здании располагались Учебный саперный батальон, придворная аптека с лабораторией, школа музыкантов и капельмейстеров Гвардейского корпуса, Штаб гвардейского резерва Пехотного корпуса, «Гальванический музеум».
В Восточном павильоне после смерти Павла I размещались "капитул российских орденов", Инженерная и Берейторская школы. Фехтовальный зал на первом этаже этого павильона находился еще в начале XX века.
В 1905–1907 годах архитектурной общественностью Санкт-Петербурга активно обсуждался вопрос, связанный с намерением Инженерного ведомства возвести на площади перед Инженерным замком новое здание, что вело к перестройке павильонов. Против этого проекта активно выступал архитектор Л.Н. Бенуа. В результате было принято решение перенести строительство на свободный участок земли. В советское время здания находились на балансе Ленинградского военного округа и использовались под административные нужды.
С 2001 года павильоны Михайловского замка были переданы в оперативное управление Русскому музею.
В настоящее время в Восточном павильоне располагается Служба "Российский центр музейной педагогики и творческих инициатив" Русского музея, в Западном – Центр Мультимедиа.