Тронный зал — самый большой (330 кв. м.) и наиболее торжественный зал Петродворца. Первоначально зал именовался Большим и не имел чётко выраженного предназначения. Интерьер создан Ю. М. Фельтеном в 1777—1778 годах. От предыдущего барочного интерьера, разработанного Ф. Б. Растрелли, остался только паркет. Интерьер, трактованный в стиле классицизма, но в барочном объёме, отличается сдержанной колотистикой с доминированием белого цвета и монументальным лепным декором: крупные лепные орнаменты из акантовых листьев на падугах, из листьев дуба и лавра (символов стойкости и славы), акцентирующее потолочное перекрытие; венки и гирлянды выполнены в подчёркнутом объёме, выступая от плоскостей на значительные расстояния, а иногда и отрываясь от них.
Основной элемент декорирования зала — живопись, ей отведены наиболее значимые места в интерьере. Западную торцовую стену почти сплошь занимают четыре полотна работы Р. Петона, изображающие эпизоды Чесменского сражения, тем самым образуя сюжетную связку с предыдущим залом. Английский живописец Ричард Петон, узнав о сражении, сам предложил российскому посланнику в Лондоне А. С. Мусину-Пушкину написать несколько картин на эту тему. Его желание было воспринято благосклонно, и в 1772 году четыре картины прибыли в Петербург. Сначала они располагались в Зимнем дворце; затем при создании Тронного зала были перевезены в Петергоф. Ричард Петон, в отличие от Якоба Гаккерта, не имел точных сведений о дислокации кораблей, поэтому картины лишь приблизительно трактуют события сражения. Тем не менее они были исполнены на высоком профессиональном уровне и обладают несомненными художественными достоинствами. Рядом, над дверными порталами, в лепном обрамлении размещены парадные портреты Петра I и Екатерины I, на противоположной стене симметрично им расположены портреты Анны Иоанновны и Елизаветы Петровны (все созданы Г. Бухгольцем); в простенки между окнами второго яруса помещены 12 портретов родственников Петра I. С живописными полотнами перекликаются гипсовые барельефы, дополняющие интерьер. По сторонам от “Шествия на Петергоф” расположены аллегорические мелальоны И. П. Прокофьева “Истина и Добродетель” и “Правосудие и Безопасность”, прямо над ними — барельефы на исторические сюжеты “Возвращение князя Святослава с Дуная после победы над печенегами” и “Крещение княгини Ольги в Константинополе под именем Елены”.
Центральное место восточной стены занимает конный портрет Екатерины II, самое крупное живописное полотно зала. Картина, которая называется “Шествие на Петергоф”, создана в 1762 году В. Эриксеном. Екатерина изображена в мундире полковника Семёновского полка верхом на любимом коне Бриллианте. На полотне зафиксирован исторический момент дворцового переворота 28 июня 1762 года, когда Екатерина, которую только что провозгласили императрицей, возглавляет поход гвардии из столицы в Петергоф для окончательного отстранения от власти своего супруга Петра III. Современники отмечали, что это самый похожий портрет императрицы. У этой картины богатая событиями история. После смерти Екатерины вместо работы В. Эриксена зал украсил гобелен “Пётр I спасает рыбаков в Ладожском озере” (зал при этом получил название Петровского); картина же переместилась в петергофский Английский дворец. В 1917 году вместе с другими ценностями Английского дворца она была эвакуирована в Москву; какое-то время находилась в Оружейной палате, затем — в Третьяковской галерее. Лишь в 1969 году при восстановлении зала портрет вернулся на своё историческое место. Возле конного портрета Екатерины установлено тронное кресло русской работы первой четверти XVIII века. По преданию, трон изготовлялся по заказу А. Д. Меншикова для своего дворца в Петербурге для приёма частого гостя, Петра I. Дубовый трон вызолочен, обит красным бархатом, на спинке — вышитый двуглавый орёл. Подножная скамейка — аутентичный предмет из обстановки Петергофского дворца; изготовлена в середине XVIII века.
Важное место в оформлении зала играют люстры с подвесками аметистового цвета в форме дубовых листьев. Ю. М. Фельтен, работая над интерьером зала, решил не заказывать новые, а использовать светильники, уже имевшиеся на складах дворцового ведомства. 12 люстр, барочные по стилистике, кажутся на первый взгляд одинаковыми. Но в зале их четыре вида, различных по размерам и форме. Люстры были изготовлены на Петербургском казённом стекольном заводе. Похожие люстры расположены также в Чесменском зале дворца и в Белой столовой.
Весь живописный декор зала, дополненный барельефами, имеет ярко выраженный политический мотив. Тронный зал создавался и оформлялся с целью наглядно продемонстрировать право Екатерины II на царствование, её духовную преемственность как продолжательницы дела Петра I. В зале также выражена тема прославления деяний Екатерины-государыни, как напрямую (картины Р. Петона), так и аллегорически. Важное место в оформлении также занимает тема недавно завершившейся русско-турецкой войны: помимо работ Р. Петона, к ней через исторические параллели отсылают барельефы А. М. Иванова и М. И. Козловского. Зал использовался для проведения официальных церемоний и мероприятий; но также, в особых случаях, здесь проводились балы и торжественные обеды. Тронный зал был восстановлен в 1969 году.