Воронихинский сквер располагается вдоль Казанской улицы напротив главного, западного входа в Казанский собор. Это пространство было задумало автором проекта собора архитектором Андреем Никифоровичем Воронихиным как площадь перед входом в храм, откуда было бы лучше наблюдать западный портик здания. Она должна была использоваться для стоянки экипажей.

Предложение об устройстве площади поступило от зодчего в 1805 году. Императрица Мария Фёдоровна согласилась уступить для этого часть сада Воспитательного дома, состоявшего под её управлением. При расчистке места был снесён служебный флигель, в котором обитали служащие Воспитательного дома. Для них в 1809-1810 годах Воронихин построил новое каменное здание, примыкающее к дому №1 по Казанской улице (№25 по Невскому проспекту). Официальная передача территории от Ведомства Опекунского совета к Комитету Казанского собора состоялась в 1811 году. При этом право собственности фактически всё-равно оставалось за Опекунским советом, который согласно приказу императрицы платил за собор арендную плату.

Создание обрамляющей площадь ограды началось в 1811 году. В мае "Комиссия о построении Казанской церкви" объявила конкурс на поставку материалов для решётки. В июне были приглашены рабочие, которые до конца года соорудили одну из самых красивых в Петербурге оград. Её дуга (длиной 153 метра) оградила площадь от сада Воспитательного дома. Решётка была изготовлена на заводе Ч. Берда. Модели для отливки орнаментальных украшений из чугуна изготовил по рисункам Воронихина резчик Василий Захаров.

Ограда упирается в два постамента, на которых Воронихин планировал разместить гранитные статуи апостолов Петра и Павла. Для них под Выборгом были изготовлены две гранитные глыбы весом около 1 500 пудов. Одна из них утонула при погрузке на баржу, а вторая упала с платформы при её транспортировке к храму по улицам Петербурга. Несколько десятилетий кусок скалы перегораживал Аптекарский переулок. В конце концов этот камень пригодился для строительства фундамента Спаса-на-крови. Утонувшая глыба в 1911 году пошла на изготовление пьедестала памятника адмиралу С. О. Макарову в Кронштадте.

Площадь перед западным фасадом Казанского собора так и не стала использоваться по прямому назначению. Её роль взяла на себя площадь со стороны Невского проспекта (Казанская площадь). Постепенно решался вопрос окончательной передачи этой территории Казанскому собору. Площадь стала принадлежать храму только в 1830 году, но арендную плату после смерти императрицы Марии Фёдоровны в 1828 году вносил Кабинет её величества.

Неиспользуемое пространство близ Невского проспекта долго не могло оставаться таковым. Но лишь к 1859 году относится первая заявка художника архитектуры В. В. Келлера, собиравшегося построить здесь павильон для торговли цветами. Тогда же император Александр II предлагал Российскому обществу садоводства устроить здесь свой цветник для продажи растений. Но Общество не выразило достаточного энтузиазма, так как его главной целью было распространение цветов среди жителей Петербурга, а не получение прибыли. Позже конкурентом Келлера за место у Казанского собора стал купец Ушаков, предложивший более выгодные условия аренды.

Планам потенциальных арендаторов помешали служители Казанского собора. Они захотели построить на площади часовню и установить вдоль Мещанской (ныне Казанской) улицы металлическую ограду, дабы окончательно закрепить за собой территорию. Государь согласился с представителями церкви и распорядился перенести постройку цветочного павильона в создаваемый тогда сквер на Исаакиевской площади.

Для осуществления своих планов притч Казанского собора в 1862 году обратился в Управление путей сообщения с просьбой об окончательном закреплении за собой прав на территорию у западного фасада храма. Но I Округ путей сообщений засомневался в правильности такого решения и отказал в выдаче разрешений на постройку здесь каких-либо зданий.

После отказа собору площадь вернул себе Опекунский совет правления сиротских заведений, что было оформлено приказом от 10 апреля 1865 года. А ещё в начале этого года совет огородил участок вдоль Мещанской улицы и заказал архитектору Г. Х. Штегеману (служившему как раз в Опекунском совете) проект сквера внутри Воронихинской ограды. Проект и рисунки сквера были утверждены императором 27 февраля. Как раз в это время в Петербурге проводилась работа по ликвидации пустых участков в центре города. Создание здесь, на одном из таких участков, сквера вошло в общий план.

Сквер на месте площади был организован очень быстро, в том же году. В июле об этом сообщали петербургские газеты. Устройство зелёных насаждений по утверждённому проекту взял на себя садовник И. Альвардт. На месте площади появились газоны, прямые и извилистые дорожки. Сквер получил среди петербуржцев два названия: Воронихинский и Казанский.
В июле 1866 года архитектор Штегеман представлял проект и сметы на устройство в сквере беседки, ретирадника (туалета) и 13 скамеек. Одновременно с ним был принят проект архитектора Макарова, поступившего тогда на службу в Опекунский совет. Реализован оказался последний.

Начало застройки Воронихинского сквера было положено в 1867-1868 годах. Тогда иностранному предпринимателю Энгелю власти Петербурга разрешили торговать в городских садах и парках парным молоком. А для этого потребовалось устроить не только торговые павильоны, но и коровники. Так как Воронихинский сквер принадлежал Опекунскому совету, разрешение на строительство 15 апреля 1869 года выдал принц Ольденбургский. В 1894 году разрешение на устройство здесь оранжереи получил садовник К. К. Ремпен. Тогда же в сквере установили фотографический павильон Левицкого, любимого фотографа императора Александра III. Чуть позже здесь появились табачная лавка, сеновалы, собачьи будки, сараи. На месте одноэтажного павильона фотограф Левицкий построил двухэтажный каменный дом, а Ремпен с сыном пристроили к оранжерее каменный магазин.

Так как по другую сторону Воронихинской ограды продолжал существовать сад, по которому гуляли воспитанницы Сиротского института, территорию сквера загородили от их взоров железными листами и досками. Ограда оказалось сильно повреждена, ржавчина насквозь проела её детали.

Планы по восстановлению Воронихинского сквера появились только перед празднованием 100-летия войны 1812 года. Это место предлагалось использовать для юбилейных торжеств. Высказывались соображения о постройке в сквере нового памятника, например императрице Марии Фёдоровне. Но начавшаяся Первая мировая война и события 1917 года помешали осуществлению этих задумок.

Воронихинский сквер расчистили только в конце 1920-х годов. Кроме всего прочего здесь пришлось снести две часовни, находившиеся по концам ограды. Как они появились - неизвестно. В 1934-1935-х годах с Пулковского шоссе сюда перенесли гранитный фонтан-водопой, созданный по проекту архитектора Тома де Томона каменных дел мастером Генри Гроуером. На Пулковском шоссе он находился с 1809 года.