Kunstkamera byla založena Petrem Velikým na nábřeží Něvy. Věžovitá petrohradská barokní budova Kunstkamery navržená pruským architektem Georgem Johannem Mattarnovým byla dokončena v roce 1727. Základní kámen byl položen v roce 1719. Název Kunstkamera je odvozen z německého Kunstkammer, což doslova znamená „Umělecká komora“.
Petrovské muzeum bylo kabinetem kuriozit určeným k uchovávání „přírodních a lidských kuriozit a rarit“, což byl v té době velmi typický typ sbírek. V carově osobní sbírce, původně uložené v Letním paláci, se nachází velký sortiment lidských a zvířecích plodů s anatomickými nedostatky, které Petr viděl v roce 1697 při návštěvě Fridricha Ruysche a Levina Vincenta. Základní myšlenkou jejich kunstkamery bylo získání úplného poznání světa. Zdá se, že nizozemské slovo „kunstkamera“ zavedl chirurg Stephanus Blankaart v roce 1680.
Kunstkamera Petra Velikého je často vnímána jako nahodilá sbírka nesourodých rarit, ale zdá se, že byly shromažďovány systematicky s výhradou přesně stanoveného plánu. Petrův hlavní zájem se soustředil spíše na „naturalia“ než na tzv. artificialia. Petr podporoval výzkum deformací a po celou dobu se snažil vyvrátit pověrčivý strach z příšer. Vydal ukazi, která nařizovala posílat znetvořené, mrtvě narozené děti z celé země do císařské sbírky. Následně je nechal vystavit v Kunstkameře jako příklady přírodních nehod.
V roce 1716 založil Petr kabinet minerálů v Kunstkameře a uložil do něj sbírku 1195 minerálů, které zakoupil od gdaňského lékaře Gottwalda. Sbírka byla obohacena o ruské minerály. Byl to předchůdce Fersmanova mineralogického muzea, které nyní sídlí v Moskvě.
Mnoho předmětů bylo zakoupeno v Amsterodamu od farmakologa Alberta Seba (1716) a anatoma Frederika Ruysche (1717) a vytvořilo základ Akademie věd. Pro tyto dvě rozsáhlé sbírky byla speciálně vybudována Kunstkamera. Třetí akvizice pocházela od Jacoba de Wilde, sběratele drahokamů a vědeckých nástrojů. Za akvizici byl zodpovědný hlavní carův lékař Robert Erskine a jeho tajemník Johann Daniel Schumacher.
.