В 60-е годы 17-го века царь Алексей Михайлович, несмотря на тяжелое экономическое положение в стране, задумал строительство деревянного дворца в Коломенском. Строевой лес заготавливался в брянских, муромских, рязанских лесах, откуда зимой перевозился в Коломенское. 2 мая 1667года состоялась торжественная закладка дворца. Над созданием этого грандиозного сооружения трудились русские, белорусские и украинские мастера. Работами руководили стрелецкий плотник Иван Михайлов и плотницкий староста Семен Петров. Строительство основного комплекса продолжалось около года, а внутренняя отделка - в течение трех лет. Крупнейшие мастера Оружейной палаты Московского Кремля руководили работами по росписи: Иван Филатов, Симон Ушаков, Богдан Салтанов. «Предивною хитростию, пречюдною красотою в селе Коломенском новосозданный» дворец напоминал сказочный городок, и особенно был красив весной, когда вокруг цвели фруктовые сады. Дворец Ивана Грозного стал частью этого похожего на сказочный терем дворца, сверкающего позолотой и яркими красками, изукрашенного резьбой. Дорога в Коломенское проходила по берегу Москвы-реки, и уже при подьезде к селу можно было видеть прихотливые очертания теремов среди усыпанных белым цветом деревьев. Дворец состоял из 24 теремов, связанных между собой переходами. Во дворце было 270 комнат, освещенных множеством светлых больших окон. Отдельные постройки возвышались на 40-50метров. Главный фасад отсутствовал, и по мере обхода дворца вокруг открывались новые виды
на терема. В центре располагались хоромы царицы, под двойными шатрами –покои царевичей и царевен. На восток выходили палаты царя с парадным Красным крыльцом, происходили встречи посольств, торжественные царские выходы. Сейчас местоположение царских палат можно определить по сохранившемуся челобитному столбику (солнечные часы). Помимо внутренней росписи, дворец был расписан снаружи. Цветные шатры и бочки в сочетании с позолоченными резными украшениями, лужеными оловянными гребнями и коньками кровель поражали современников живописным богатством. Поэт Симеон Полоцкий сравнивал дворец с восьмым чудом света: «Седмь чудес света древний мир читаше, осьмый див сей дом время имать наше». Дворец простоял 100 лет и был разобран за ветхостью по приказу Екатерины 2 в 1768году. Перед разборкой были сняты чертежи фасадов, которые позволили сделать деревянные модели дворца. Первая модель дворца не сохранилась. Вторую модель выполнил знаменитый резчик Д. А. Смирнов в 1865-1868 годах. Она дает достаточно полное представление о дворце, но все же имеет ряд недостатков. Это неточность пропорций, отсутствие раскраски. Сейчас модель дворца находится в музее «Коломенское».К селу Коломенскому, насчитывавшему в это время 80 дворов, было приписано четыре приселка и девять деревень. Государева земля обрабатывалась крестьянами, которые выполняли ряд повинностей. Большое развитие получило садоводство. На территории хозяйства располагались восемь крупных садов, в которых росли не только плодовые деревья и кустарники, но и кедры, пихты, грецкий орех.
Центром усадьбы 17-го века являлся Государев двор. Эта территория была отгорожена каменной и деревянной оградами с двумя въездами и хозяйственными воротами. На территории двора размещались хозяйственные каменные постройки, а в центре - деревянный дворец. В1649-1653годах на Государевом дворе была сооружена церковь Казанской Богоматери, соединенная переходами с дворцом. Церковь была построена по типичной для 17-го века схеме: несколько грузный по пропорциям четверик, завершающийся пятиглавием, поднят на высокий подклет с арками и окружен во втором ярусе обходной галереей с двумя приделами. С севера к храму примыкает шатровая колокольня, вход с юга оформлен крыльцом с небольшим шатровым верхом. Роспись стен относится к 19-ому веку. В иконостасе церкви есть иконы 17-го века, среди которых следует отметить образ «Казанской Богоматери». В 17-м веке парадным въездом на Государев двор служили Передние (Красные) ворота на востоке и Спасские ворота на западе. Над крышами ворот и служебных построек возвышались разнообразные шатры, бочки, чердачки, придававшие комплексу живописность и нарядность. Предполагается, что во втором ярусе ворот, в Органной палате, находился механизм «львова рыканья» работы Петра Высоцкого. Он приводил в движение механических львов, которые встречали въезжающих в ворота гостей грозным рычанием. В третьем ярусе был установлен часовой механизм также работы Петра Высоцкого, но он не сохранился. Сейчас здесь находится действующий механизм (вторая половина 19-го века), который отбивает время каждые 15 минут. Завершались ворота глухим побеленным шатром над часозвоней. Нарядность сооружению придавала двухцветная окраска и большой «указной круг» часового механизма на западной стороне, украшенный полихромной росписью. С северной стороны Передних ворот одновременно с ними были построены четыре Приказных палаты. Из них сохранились только две. Здесь размещалась канцелярия усадьбы. С южной стороны располагались Полковничьи палаты, где размещалась охрана. Музеем в настоящее время восстановлен интерьер Приказной платы по дошедшим до наших дней описям. В центре – стол, покрытый красным сукном, на нем лежат свитки грамот, книги древнерусского законодательства. Освещалось помещение шандалами, в которые вставлялись восковые и сальные свечи. На столе и лавках – разнообразные по форме сундучки, в которых хранились деловые бумаги. В окна вставлены подлинные слюдяные окончины. Пол устлан красной суконной тканью, таким же сукном были обиты стены. Потолок с зелеными карнизами был затянут побеленным холстом. Отапливалось помещение муравленой печью. Сейчас на ее месте восстановлена полихромная печь из Михаило – Архангельской церкви, находившейся в Москве в Немецкой слободе. К Полковничьим палатам примыкал комплекс хозяйственных построек Сытного двора. Он состоял из ледников, Поваренной палаты, Фряжских погребов, сушила, Уксусной (или Хлебной) и двух Клюшничьих палат. В Сытном дворе приготавливались напитки, хлеб. К хозяйственным постройкам также относился кормовой двор, остатки стен которого можно видеть у Спасских ворот. В нем хранились продовольственные припасы.В Коломенском проходили приемы иностранных посольств, о чем свидетельствуют некоторые документы. Так, секретарь посольства римского императора Леопольда А. Лизек пишет о том, что 2 сентября 1675года во время представления посольства Алексею Михайловичу, маленький Петр неожиданно распахнул дверь и иноземцы увидели русскую царицу, следившую за приемом.
Петр 1 бывал в Коломенском неоднократно. В конце 17-го века Коломенское становится местом постоянных учений «потешных» войск и речных походов Петра 1. Здесь создавался прообраз будущей регулярной русской армии и флота. В 1694-1695годах на территории села Коломенское и соседнего с ним Кожухова были построены безымянный «городок» и пятиугольная крепость, укрепленная высоким валом и рвом. По углам крепости были сделаны бойницы и щиты, на валу расставлены рогатки, а вокруг «городка» – волчьи ямы. Наряду с сухопутными учениями проводились и водные походы, осуществлявшиеся на специально построенном судне. Поэтому не случайно, что после взятия Азова в 1696году и после Полтавской битвы в 1709году, русские войска останавливались в селе перед торжественным вступлением в Москву. В 1703году столица государства переносится из Москвы в Петербург. Значение Коломенского, как резиденции царей было утрачено, и усадьба постепенно начинает приходить в запустение. В начале 18-го века Петр 1 приказывает подвести каменные основания под деревянный дворец и восстановить здания в усадьбе. В 1767году Екатерина 2 принимает решение о строительстве нового дворца. Это было четырехэтажное сооружение к северу от церкви Вознесения, построенное в стиле раннего классицизма. Дворец просуществовал до 1812года и был разрушен наполеоновскими солдатами.