Оба учреждения, Сенат и Синод, появились в результате Петровских административных реформ. Сенат, образованный в 1711 году, к началу XIX века был высшим судебным органом, а Синод, основанный в 1722 году, заменил в управлении церковью институт патриаршества. Первоначально и Сенат, и Синод размещались в здании Двенадцати коллегий на Васильевском острове. Первым зданием на месте нынешних зданий Сената и Синода был второй дворец князя Александра Даниловича Меншикова («фахверковый дом»). Он упоминается уже с 1714 года.
В 1744–1747 годах дом был перестроен, но многие годы- почти столетие спустя - потребовалась реконструкция. В 1832-36 годах по проекту Карла Ивановича Росси,здания перестроили и они приняли современный вид- страли двумя корпусами, объединёнными аркой . После 1917 года здание Сената и дом Лавалей, куда в 1909 году переехала часть Сената, передали Главному архивному управлению.
В 2006 году архив переехал в новое здание на Заневском проспекте, что позволило отреставрировать здание Сената и Синода. В 2008 году в здании Сената разместился Конституционный Суд РФ. В 2009 году здание Синода заняла библиотека им. Б.Н. Ельцина.