Saray eyniadlı göllər ilə birlikdə İohann Branşteynin layihəsi əsasında 1720-1723-cü illər arasında inşa edilmişdir. İlkin olaraq saray birmərtəbəli olması nəzərdə tutulsa da, tikinti prosesində I Pyotrun sifarişi ilə layihədə dəyişiklik edilmiş və beləliklə saray özünün ikinci mərtəbəsini əldə etmişdir. Məhz həmin dəyişikliklər sarayın ümumi ölçülərində müvazinətlik və tamlılıq effekti yaratmışdır (sarayın ümumi həcmi aydın müəyyən edilən kub şəklindədir). Marli sarayının tikintisi və dekorativ bəzədilməsində heykəltaraş , həmçinin daşyonan ustalar Y.Neukupoyev və A.Kardasye iştirak etmişdilər.

I Pyotr üçün yaradılmış digər kiçik saraylar kimi, Marli sarayı Peterhof ansamblının digər binalarından özünün xüsusi sadəliyi ilə fərqlənir (nümunə olaraq bax - I Pyotrun Yay sarayı). Fasad yığcam və lakonik detallar - dorik kapitelli bossaj və ya rustika adlanan kürəklərlə, məhəccərli eyvanlarla və kiçik kvadrat şüşəli pəncərələr ilə bəzədilib. Ümumilkidə sarayda cəmi 12 otaq var (pilləkən və iki dəhlizləri nəzərə almasaq). Maraqlısı odur ki, sarayda ənənəvi mərasim zalı mövcud deyil. Bunun əsas səbəbi, I Pyotrun bu rolu vestibül otağına verməsi idi.

Başlanğıcda Marli Peterhofa gələn zadəgan qonaqların yaşaması üçün istifadə olunurdu, lakin XVIII əsrin ortalarından bura xatirə xarakterli bir məkana çevrilmişdir. Burada uzun illər I Pyotrun qarderobu və başqa şəxsi əşyaları saxlanılırdı (daha sonralar əşyaların çoxu Ermitaj muzeyinə köçürülmüşdü). Sorakı illərdə sarayın bütün tarixi boyu onun təyin edilmiş missiyası dəyişməmişdir.

1899-cu ildə saray tamamilə yeni bir təməlin üzərinə quraşdırılması üçün üçün sökülmüşdür. Radikal işlərin icrası, saray divarlarında əmələ gələn çoxsaylı çatlar səbəbindən yaranmışdır. Bərpa işlərini tanınmış mühəndis A.Semyonov rəhbərlik edirdi; bütün orijinal bəzək elementləri qorunub saxlanılmışdı, yenidənqurma işlərinin dəqiqliyi isə mükəmməl idi. Saray Böyük Vətən müharibəsi zamanı böyük mərminin düşməsi səbəbindən güclü dağıntıya məruz qalmışdı (muzeyin bütün kolleksiyası hələ 1941-ci ildə evakuasiya olunmuşdu). Fasadlar 1955-ci ildə bərpa olunmuşdu. 1982-ci ildən bina yenidən muzey kimi fəaliyyət göstərir.

Marli sarayının müasir ekspozisiyası imperator I Pyotrun dəniz şineli, üzəri Andrey Pervozvannı ordeni ilə bəzədilmiş kaftanı, şəxsi kitabxanasından olan kitabları, şəxsən çar tərəfindən yaradılmış apsidalı masa və s. buna bənzər unikal eksponatlar ilə təqdim olunub. İmperator tərəfindən toplanan rəsm kolleksiyası buradakı mənzərəli saray sərgi ekspozisiyasının əsasını təşkil edir. Onun tərkibinə A. Silo, A. Stork, P. Belotti və A.Çelesti kimi az tanınmış holland, flamand və italyan ustaların əsərləri daxildir. Bəzi mebel əşyaları autentik, digərləri isə əksinə, qorunub saxlanılmış sənədlərə uyğun olaraq diqqətlə seçilmişdi.

Aşağı parkın ən qərb hissəsində Marli bağı yerləşir. Bağ böyük göl ilə "Baxus" (gölün cənubunda) və "Venera" (gölün şimalında, dənizə yaxın ərazidə) adlanan iki hissəyə bölünür. Bağların əsası sarayın tikintisi ilə eyni zamanda qoyulmuşdur və onların əsas fərqləndirici xüsusiyyətlərindən biri də faydalı dəyərlərə malik olması idi. Venera bağında saray üçün müxtəlif meyvələr əkilirdi. Baxus bağının adı şəffafdır: I Pyotrun dövründə burada üzüm yetişdirilməsi nəzərdə tutulsa da, bağçılar buna nail ola bilməmişdi. Venera bağı soyuq Baltik küləyindən hündür torpaq təpəsinin köməyi ilə qorunur.

Marli sarayından şərqdə Marli, qərb tərəfdə isə Sektoral gölməçələr yerləşir. Onlar təkcə dekorativ xarakterli deyildi; gölməçələrdə çar süfrəsi üçün Rusiyanın müxtəlif yerlərindən gətirilmiş balıqlar saxlanılırdı, 1724-cü ildən isə burada balıqların artırılmasına başlanıldı. Marli gölməçələri bir növ fəaliyyət göstərən abidədir. Hal-hazırda balıqların artırılması ənənəsi yenidən bərpa edilib və balıqçılar Marlidə asudə vaxtlarını sevimli məşğuliyyətinə sərf edə bilərlər.

Marli bağının planlaşması müntəzəm park kanonlarına əsaslanaraq yaradılmışdır; məhz bu faktor gələcəkdə Marlinin XVIII əsrin nümunəvi rus tikililərindən birinə çevrilməsinə səbəb olmuşdu.