Kunstkameran perusti Pietari Suuri Nevan varrelle. Preussilaisen arkkitehdin Georg Johann Mattarnovyn suunnittelema tornillinen pietarilainen barokkirakennus Kunstkamera valmistui vuonna 1727. Peruskivi laskettiin vuonna 1719. Nimi Kunstkamera on johdettu saksankielisestä Kunstkammer-nimestä, joka tarkoittaa kirjaimellisesti ”taidekammiota”.
Pietarin museo oli kuriositeettikabinetti, joka oli omistettu säilyttämään ”luonnon ja ihmisen kuriositeetteja ja harvinaisuuksia”, mikä oli hyvin tyypillinen kokoelmatyyppi aikakaudella. Tsaarin henkilökohtaisessa kokoelmassa, jota alun perin säilytettiin kesäpalatsissa, on laaja valikoima anatomisesti puutteellisia ihmis- ja eläinsikiöitä, jotka Pietari oli nähnyt vuonna 1697 vieraillessaan Frederick Ruyschin ja Levinus Vincentin luona. Heidän kunstkammereidensa kantavana ajatuksena oli hankkia täydellinen tieto maailmasta. Hollanninkielisen sanan ”kunst-kamer” näyttää ottaneen käyttöön kirurgi Stephanus Blankaart vuonna 1680.
Pietari Suuren Kunstkamera nähdään usein sattumanvaraisena kokoelmana epäjohdonmukaisia harvinaisuuksia, mutta näyttää siltä, että niitä kerättiin systemaattisesti tarkkaan määritellyn suunnitelman mukaisesti. Pietarin pääkiinnostuksen kohteena oli ”naturalia”, ei niin sanottu ”artificialia”. Pietari kannusti epämuodostumien tutkimiseen ja yritti koko ajan kumota taikauskoisen hirviöpelon. Hän antoi määräyksen, jonka mukaan epämuodostuneita, kuolleena syntyneitä pikkulapsia oli lähetettävä kaikkialta maasta keisarilliseen kokoelmaan. Myöhemmin hän laittoi ne näytteille Kunstkameraan esimerkkeinä luonnononnettomuuksista.
Vuonna 1716 Pietari perusti Kunstkameran mineraalikabinetin ja talletti sinne 1195 mineraalin kokoelman, jonka hän oli ostanut danzigilaiselta lääkäriltä Gottwaldilta. Kokoelmaa rikastettiin venäläisillä mineraaleilla. Se oli nykyisin Moskovassa sijaitsevan Fersmanin mineralogisen museon edeltäjä.
Monet esineet ostettiin Amsterdamissa farmakologi Albertus Sebalta (1716) ja anatomiselta Frederik Ruyschilta (1717), ja ne muodostivat perustan tiedeakatemialle. Kunstkamera rakennettiin erityisesti näitä kahta laajaa kokoelmaa varten. Kolmas hankinta tuli jalokivien ja tieteellisten instrumenttien keräilijältä Jacob de Wildeltä. Hankinnasta vastasivat tsaarin ylilääkäri Robert Erskine ja hänen sihteerinsä Johann Daniel Schumacher.