Первоначально здание было построено по проекту Н. А. Львова в 1782-1789 годах по заказу Князя А. А. Безбородко. В последствии Главпочтамт перестраивался трижды.
То что сейчас является операционным залом Львовым было задумано, как хозяйственный двор. В центре каждого из трех фасадов Львов выделил ризалиты и обработал их портиками из четырех колонн дорического ордера, увенчанных фронтонами. Боковые крылья, кроме ризалитов на углах, декорированы пилястрами, объединяющими два верхних этажа. В 1801-1803 годах по проекту Е. Т. Соколова была произведена модернизация здания, в том числе на первом этаже были пробиты окна. В 1859 году по проекту А. К. Кавоса была сооружена переходная галерея над Почтамтской улицей. И наконец, в 1903 году по проекту Л. И. Новикова бывший хоздвор был перекрыт двойным стеклянным фонарем, что образовало самый ранний пример петербургского атриума.
