Построены в 1771-1782 годах на южной границе Екатерининского парка. Проект выполнен архитектором А. Ринальди.
Ворота представляют собой почти строгий квадрат в виде монументальной арки высотой около 15 метров, сложенной из цельных мраморных блоков разнообразных цветов - белого, серого, синеватого, розового и красного. Ворота разделены по вертикали на три части, а по горизонтали на три яруса. Нижний ярус - массивное гранитное основание пилонов с невысоким цоколем. Второй ярус - пилоны, акцентированные четырьмя колоннами и пилястрами, составленными из волют, цветочных венков и гирлянд. Второй ярус завершен классического типа антаблементом, над которым высится аттик с пилястрами.
Средняя часть ворот прорезана удлиненной полуциркульной аркой с пролетом шириной пять метров и глубиной более четырех метров. Рельефное обрамление верхней части арки выделено замковым камнем.
Сочетание мраморной арки с легкой ажурной металлической решеткой, сквозь которую видна аллея Екатерининского парка, придает воротам особое изящество. Проект решетки выполнен Дж. Кваренги в 1781 году. Мраморные части ворот сделаны в Санкт-Петербурге из олонецких (карельских) пород мрамора русскими умельцами, а железные решетки - на Сестрорецком оружейном .заводе.
Ворота поставлены по распоряжению Императрицы Екатерины II в честь графа Григория Орлова, спасшего Москву от эпидемии чумы. На той стороне, что обращена к Гатчинской дороге, бронзовыми буквами написано: "Орловым от беды избавлена Москва", а на противоположной: "Когда в 1771 году на Москве был мор людей и народное неустройство, генерал-фельдцейхмейстер граф Григорий Орлов по его просьбе получил повеление туда поехать, установил порядок и послушание, сирым и неимущим доставил пропитание и исцеление и свирепство язвы пресек добрыми своими учреждениями".
Орловские ворота являются памятником искусства русских мастеров каменного дела. "...Каменных обелисков, колонн и строений, подобных созданным на берегах Новы, - писал академик А. Е. Ферсман, - нет нигде в мире, перед ними бледнеют чудесные создания эпохи Возрождения".
Место для ворот было выбрано не случайно. Тут расположен выезд на дорогу в Гатчину, где находилось имение Г.Орлова.
В 1789 году Орловские ворота использовались для торжественной встречи князя Г. А. Потемкина-Таврического, прибывшего в Санкт-Петербург с вестью о взятии А. В. Суворовым крепости Очаков и победах русской армии над турецкими войсками в Молдавии. После этого ворота украсили эмблемами и военными доспехами, и они приобрели дополнительное значение памятника воинской славы