Betritt man vom Meidlinger Tor aus den Schlosspark Schönbrunn sieht man nach wenigen Schritten auf der rechten Seite einen durch einen hohen Zaun abgegrenzten Gartenbereich, in dem ein langgestrecktes Gebäude mit vielen, vielen Fenstern steht. Es ist das große Orangeriegebäude oder das Orangenhaus, wie es die kaiserlichen Hofgärtner im 19. Jahrhundert nannten.
Errichtet wurde es um 1754 für die Überwinterung der nicht frostfesten Orangeriepflanzen. Zu diesen zählen die namensgebenden Orangen sowie alle anderen Zitruspflanzen, aber auch mediterrane Pflanzen wie Lorbeer, Oleander, Myrten, Rosmarin oder subtropische Palmen. Das Schönbrunner Orangeriegebäude folgt dem klassischen Vorbild der französischen Orangeriegebäude. Es ist 189 Meter lang, erstreckt sich von West nach Ost und die Südfassade öffnet sich mit 39 Fenstern zu dem davor liegenden Orangeriegarten. Im Osten schließt sich das halbrunde Cedrathaus an, in dem die wärmeliebenderen Zedratzitronen separat überwintert werden konnten.
Ursprünglich befand sich in dem Gebäude ein Überwinterungssaal, der die gesamte Länge des Gebäudes umfasste. Bei der Restaurierung in den 1990er Jahren wurde ein Drittel des Raumes im Osten für Veranstaltungszwecke abgetrennt. Die Tiefe beträgt etwa zehn Meter, so dass heute für die Überwinterung der Pflanzen etwa 1.200 m² zur Verfügung stehen. Hinter dem Pflanzensaal liegt der Finstere Gang, von dem aus die nördlich gelegenen Räume zugänglich sind. Diese Räume wurden früher für die Hofbediensteten genutzt, heute sind sie als Wohn- und Büroräume vermietet.
Seit seiner Erbauung wird das Orangeriegebäude kontinuierlich für die Überwinterung von Pflanzen verwendet. Mediterrane Pflanzen sind Kalthauspflanzen, das heißt sie werden bei etwa 5–8 °C überwintert. Für die Temperierung eines solch großen Raumes ist eine spezielle Heiztechnik erforderlich. Ursprünglich waren in den rückwärtigen Nischen Öfen aufgestellt, die jedoch eine sehr ungleichmäßige Wärmeverteilung bewirkten. Es wurde daher noch im 18. Jahrhundert eine Rauchkanalheizung eingebaut. An der Rückseite der Pflanzenhalle befinden sich unterirdisch sechs Brennkammern, von denen unterirdisch Kanäle im Boden des Gebäudes bis zur Fensterfront, dann an dieser entlang und wieder zur Rückseite in einen Rauchfang führen. Durch diese Kanäle wird die Abluft der Brennkammern geführt. Die Kanäle sind mit Eisenplatten abgedeckt, die die Wärme an die Raumluft abgeben. 1823 wurde dann eine Warmluftheizung eingebaut, deren Luftauslässe sich jedoch nur bei der Heizkammer befanden. Da das Gebäude auf diese Weise nicht ausreichend gleichmäßig temperiert werden konnte, wurde 1839 wieder die alte Rauchkanlaheizung zurückgebaut. Bis heute wird das Orangeriegebäude mit dieser Rauchkanalheizung temperiert, die mit Holz aus dem Schlosspark Schönbrunn befeuert wird.
Orangeriegebäude wurden bereits in früheren Jahrhunderten im Sommer, wenn die großen Pflanzenhallen leer standen, für Feste, Bälle oder Konzerte genutzt. Im Schönbrunner Orangeriegebäude fanden sogar im Winter unter den blühenden Orangenbäume vereinzelt kleine Konzerte statt. Heute hat das Orangeriegebäude einmal im Jahr anlässlich der Wiener Zitrustage einen großen Auftritt. Die schönsten Exemplare der umfangreichen Zitrussammlung der Österreichischen Bundesgärten werden im festlichen Rahmen präsentiert.