Стилизованный под античность павильон-ротонда возведен в излучине реки Славянки в 1781—84 годах по проекту архитектора Чарльза Камерона в качестве дара великого князя Павла Петровича и его супруги матери, императрице Екатерине II в благодарность за подаренные им земли. Чтобы подчеркнуть посвящение храма Екатерине II, в одной из ниш находилась (утрачена в 20 веке) гипсовая статуя императрицы в образе Цереры (древнеримская богиня, покровительница урожая и плодородия). Это была копия бронзовой статуи 1789 года работы Якова Рашета, стоявшей в царскосельском гроте.
Шестнадцать белых каннелированных дорических колонн не имеют баз, а поднимаются прямо из цоколя. Стены ротонды окрашены охрой, крыша белая, двери дубовые с бронзой. В верхней части стен помещены скульптурные медальоны, а верх стенных ниш украшен лёгким лепным орнаментом.
Над входом изначально планировалась надпись: «Любовь, почтение и преданность первых владельцев Павловска посвятили этот храм подарившей им этот участок земли». Однако, так как в церемонии закладки, состоявшейся летом 1780 года, участвовал император Священной Римской империи Иосиф II, она была сокращена до нейтрального «Любовь, почтение и благодарность посвятили». К сожалению позолоченная надпись исчезла в послереволюционные годы, в музее сохранилась лишь буква «ь».
Первоначально внутри, напротив входа, в нише была установлена портретная статуя Екатерины II, в образе богини мудрости Минервы, выполненная из мрамора. В 1791 году эту статую подарили графу И. Г. Чернышеву, а в 1792 году установили гипсовую фигуру императрицы в образе Цереры (работы Ж.-А. Рашета). В 1938 году эта статуя в интерьере была случайно разбита при работах внутри павильона.
Снаружи на стенах Храма в просветах между колоннами были помещены медальоны-барельефы, исполненные Ж.-А. Рашетом. В них повторялись четыре аллегорических сюжета, посвященные Екатерине II. Один из них представляет собой персонификацию Щедрости, другой - Минерву-Викторию, третий - вручение дарственной грамоты на владение землями Павловска, четвертый символизировал Справедливость. Все персонажи изображены без какого-либо намека на портретное сходство.
При сооружении павильона Камерон предусмотрел рядом кухню в виде хижины, сложенной из необработанных древесных стволов (разобрана в начале 19 века).
Возможно, что первоначально храм использовался как место проведения камерных концертов для избранного придворного общества.