Первый фонтан на этом месте был сооружён в 1799–1801 годах, позднее его украсили скульптуры львов. Но существующий облик «Львиный каскад» получил в 1854–1857 годах, когда прежний фонтан был полностью перестроен по проекту архитектора Андрея Ивановича Штакеншнейдера, при этом фигуры львов остались неизменны.
Первоначальный проект фонтана выполнил архитектор Н. Микетти, но реализован он был только в 1799–1801 годах архитектором Андреем Никифоровичем Воронихиным и скульптором Иваном Прокофьевичем Прокофьевым в виде каменной стенки с вазами из которых вытекала вода.
Фонтан украшали статуи Геркулеса и Флоры, которые через год были заменены на львов.
В это время каскад назывался «Эрмитажным», так как находился в перспективе аллеи ведущей к павильону «Эрмитаж».
В 1854–1857 годах обветшавший каскад был полностью перестроен Андреем Ивановичем Штакеншнейдером. На гранитном цоколе, повторяющем контур прежнего каскада, архитектор установил 14 восьмиметровых колонн из тёмно-серого гранита.
На горке из каменных глыб была установлена фигура нимфы, выполненная скульптором Ф.П. Толстым. Фигуры львов остались неизменны.