De Kunstkamera werd door Peter de Grote aan de Neva-rivieroever opgericht. Het door de Pruisische architect Georg Johann Mattarnovy ontworpen Petrine barokke torengebouw van de Kunstkamera werd in 1727 voltooid. De eerste steen werd gelegd in 1719. De naam Kunstkamera is afgeleid van het Duitse Kunstkammer, wat letterlijk “Kunstkamer” betekent.
Peter’s museum was een rariteitenkabinet, gewijd aan het bewaren van “natuurlijke en menselijke curiosa en rariteiten”, een zeer typisch type verzameling in die periode. De persoonlijke verzameling van de tsaar, oorspronkelijk opgeslagen in het Zomerpaleis, bevat een groot assortiment menselijke en dierlijke foetussen met anatomische gebreken, die Peter in 1697 had gezien op bezoek bij Frederick Ruysch en Levinus Vincent. De achterliggende gedachte van hun kunstkammers was het verwerven van volledige kennis van de wereld. Het Nederlandse woord “kunst-kamer” lijkt te zijn geïntroduceerd door de chirurgijn Stephanus Blankaart in 1680.
De Kunstkamera van Peter de Grote wordt vaak gezien als een lukrake verzameling onsamenhangende rariteiten, maar het lijkt erop dat ze systematisch werden verzameld volgens een welomschreven plan. Peter’s voornaamste interesse ging uit naar “naturalia”, eerder dan naar de zogenaamde “artificialia”. Peter moedigde het onderzoek naar misvormingen aan, waarbij hij steeds probeerde de bijgelovige angst voor monsters te ontkrachten. Hij vaardigde een oekaze uit waarin hij beval misvormde, doodgeboren kinderen uit het hele land naar de keizerlijke collectie te sturen. Vervolgens liet hij ze in de Kunstkamera tentoonstellen als voorbeelden van ongelukken in de natuur.
In 1716 richtte Peter het mineralenkabinet van de Kunstkamera op en deponeerde er een collectie van 1195 mineralen die hij had gekocht van Gottwald, een arts uit Danzig. De verzameling werd verrijkt met Russische mineralen. Het was een voorloper van het Fersman Mineralogisch Museum, dat nu in Moskou is gevestigd.
Veel voorwerpen werden in Amsterdam gekocht van de farmacoloog Albertus Seba (1716) en de anatoom Frederik Ruysch (1717) en vormden de basis voor de Academie van Wetenschappen. De Kunstkamera werd speciaal gebouwd om deze twee omvangrijke collecties onder te brengen. Een derde aanwinst kwam van Jacob de Wilde, een verzamelaar van edelstenen en wetenschappelijke instrumenten. Chef-arts van de tsaar, Robert Erskine, en zijn secretaris Johann Daniel Schumacher waren verantwoordelijk voor de aankoop.