В XVIII веке в России отмечался высокий интерес к фарфору. С целью организации фарфоровой фабрики в Санкт-Петербурге 1 февраля 1744 года камергер императрицы Елизаветы Петровны, барон Николай Корф, находившийся с дипломатическим поручением в Стокгольме, заключил по поручению императрицы договор с Христофором Гунгером. Организация будущей Порцелиновой мануфактуры и надзор за ней были поручены управляющему кабинета Её Императорского Величества барону Ивану Черкасову.
Гунгер получил материальную поддержку и свободу действий, но не был настолько сведущ, чтобы организовать производство фарфора с нуля. В конце 1744 года Гунгер, совместно с приставленным к нему для обучения Дмитрием Виноградовым, приступил к опытам с гжельской глиной. За всё время пребывания в России (1744—1748) он изготовил лишь полдюжины чашек сомнительного качества: они имели искривлённую форму, а цвет их был тёмен; Гунгером при оборудовании фабрики был допущен ряд ошибок и он отказался посвятить ученика в технологические тайные производства фарфора. Черкасов был вынужден доверить дело Дмитрию Виноградову, который в течение десятилетия смог наладить в Санкт-Петербурге производство высококачественного фарфора. Уже в результате опытов в 1747—1748 годах Виноградов получил «достаточной белый и прозрачный фарфор с глазурью, не отстающей от массы»; в 1750—1751 годах было налажено производство первых табакерок и мелкой посуды.
В 1758 году скончались Черкасов и Виноградов и весной 1759 года работы возобновил саксонский мастер И. Г. Миллер. В 1762 году фабрика была поручена надзору М. В. Ломоносова, но в том же году возвращена в управление А. В. Олсуфьева.
С марта 1764 года на фабрике стал работать француз Арну, затем Карловский. В 1776 году место Олсуфьева занял Г. Н. Теплов, а в 1773 году фабрика была отдана в распоряжение генерал-прокурора А. А. Вяземского, который улучшил хозяйственную часть и пригласил европейских мастеров.
В 1779 году на должность модельмейстера завода был приглашён французский специалист Жан-Доминик Рашет (в России приобрёл имя Яков Иванович Рашет). Проработав здесь четверть века, Я. И. Рашет внёс большой вклад в развитие художественного фарфорового производства. Сам он прославился знаменитой серией фигур «Народы Российского государства» (1780-е гг.), которая имеет большую историко-этнографическую и художественную ценность. По моделям Рашета создан также «Арабесковый сервиз» (1784) и другие образцы русской фарфоровой промышленности (в частности 27-сантиметровый бюст Екатерины II).
В 1792 году управление перешло к князю Н. Б. Юсупову, при котором произошёл «наибольший подъём технического совершенства и художественной ценности Екатерининского фарфора». Непосредственный надзор за фабрикой Юсупов поручил Самуилу Самойловичу Фигнеру. В 1799 году был организован филиал в Гатчине, где производился фарфор низших, более дешёвых, сортов; филиал оказался убыточным и был закрыт уже в 1802 году.
Новый руководитель завода Д. А. Гурьев назначил директором опытного керамиста Ф. П. Гартенберга и пригласил трёх мастеров Берлинского королевского фарфорового завода — Шульца, Шрейберга и Зейфферта, модельмейстером — Муснера. Также, из Академии художеств был приглашёнС. С. Пименов. В 1815 году на заводе появился целый ряд иностранных мастеров-технологов. Пименов руководил модельмейстерской мастерской завода до 1831 года, пока не произошла неприятность: Николай I остался недоволен своим бюстом и бюстом императрицы, изготовленными для академической выставки. Модельмейстерское отделение возглавил А. И. Воронихин, работавший на заводе уже 15 лет.
В 1833 году, для производства фаянса, на заводе было организовано гончарное отделение, закрытое в 1841 году. Но ещё в 1840 году (в связи с возникшей модой на бронзовые оправы фарфора) была открыта бронзовая мастерская.
Почти сто лет фарфор изготовлялся «из земли российской», но около 1836 года стала применяться французская глина, а с 1844 — английская; одновременно продолжала использоваться и отечественная — глуховская.
В 1837 году на заводе была устроена комната для демонстрации образцов, которая к 1845 году превратилась в музей.
При Николае I заводом управляли: Комаров, П. И. Пенский, В. Е. Галяшин, А. Д. Озерский, П. А. Языков.
В 1855 году директором стал А. Д. Сивков, который вскоре стал управляющим всеми императорскими заводами, а директором фарфорового завода был назначен П. П. Форостовский. Затем директорами были В. А. Ренненкампф и А. П. Сумароков. В этот период появилось существенное нововведение — выделка терракоты, а также «новые способы украшения фарфора — разноцветные глазури и живопись по черепу жидкой фарфоровой массой (pâte-sur-pâte) по кобальтовому или хромовому фону». В это же время было отмечено ухудшение обжига и снижение художественного достоинства и стильности изделий.
В 1880-х годах была запрещена продажа фарфора частным лицам. Директором завода был Д. Н. Гурьев, а при Николае II — Н. Б. фон Вольф, (до 1910 года), а с1911 года — Н. В. Струков.
Изначально завод имел статус Императорской фарфоровой мануфактуры и располагался на Шлиссельбургском тракте, близ берега Невы, в 10 верстах от Петербурга. При нём действовала Преображенская церковь 1730-х гг. постройки, а рядом образовалось кладбище Фарфорового завода. В XX веке весь участок вошёл в черту города (пр. Обуховской Обороны, 151).
Валериан Емельянович Галямин (1794—1855) был назначен директором в 1832 году. Руководя до этого топографическим училищем, он сумел как-то вручить императрице два альбома своих акварелей. «Отличный рисовальщик» — так говорили про него при дворе. Возможно, не это сыграло роль при выборе его кандидатуры на должность директора изящного завода, но его вкус к прекрасному очевидно сказался на продукции предприятия. При Галямине стали работать такие художники-мастера, как А. Воронихин, С. Пименов. Были построены лазарет, аптека, богадельня. Созданы бронзовое заведение, гончарная мастерская. Открыты отечественная школа мастеров-художников по фарфору и училище для детей работников завода. К 100-летию производства создали музей, где демонстрировались образцовые изделия.
В конце XIX века император Александр III распорядился, чтобы все заказы императорской семьи исполнялись на заводе в двух экземплярах — один должен был оставаться в музее завода. Традиция регулярного пополнения заводского музея была сохранена и в XX веке, в том числе в советскую эпоху.
В 1901—1907 были выполнены в бисквите скульптуры Адамсона: «Внимая шепоту моря», «Поцелуй волны», ,"Рождение Венеры"; «Последний вздох корабля», «Демон», «Вопль души».
Коллекция музея дважды эвакуировалась, первый раз — осенью 1917 г. её вывезли в Петрозаводск (до 1918 г.), второй — в 1941 г., когда экспонаты были вывезены в Ирбит (Урал).
В 1920-х на заводе творили известные художники-супрематисты — Казимир Малевич, Илья Чашник, Николай Суетин, а также учёный-технолог Николай Качалов.
В течение более чем 60 лет на заводе работал виртуоз русского традиционного стиля Алексей Воробьевский. С 2002 года завод является собственностью главы «Уралсиба» Николая Цветкова. В 2005 году по решению акционеров был вновь переименован в «Императорский фарфоровый завод».
