Там, где сейчас стоит Зимний дворец, в начале восемнадцатого века строительство разрешалось лишь флотским чиновникам. Петр Великий, воспользовался этим правом, будучи корабельных дел мастером под именем Петра Алексеева, и в 1708 году построил для себя и своей семьи небольшой домик в голландском стиле. Через десять лет по приказу будущего императора перед боковым фасадом дворца прорыли канал, названный (по дворцу)Зимней канавкой.
В 1711 году специально к свадьбе Петра I и Екатерины архитектор Георг Маттарнови, по приказу царя приступил к перестройке деревянного дворца в каменный. В процессе работы архитектор Маттарнови был удален от дел и строительство возглавил Трезини. В 1720 году Петр I со всем своим семейством переехал из летней резиденции в зимнюю. В 1723 году в Зимний дворец был переведен Сенат. А в 1725 году во дворце скончался император.
Позднее императрица Анна Иоанновна посчитала Зимний дворец слишком маленьким и в 1731 году поручила его перестройку Ф.Б. Растрелли, который предложил ей свой проект переустройства Зимнего дворца. По его проекту требовалось приобрести, стоявшие в то время на месте, занимаемом нынешним дворцом, дома, принадлежавшие графу Апраксину, Морской Академии, Рагузинскому и Чернышеву. Анна Иоановна проект одобрила, дома были скуплены, снесены и началось строительство. В 1735 году строительство дворца было завершено, и Анна Иоановна переехала в него на жительство. Здесь 2 июля 1739 года состоялось обручение принцессы Анны Леопольдовны с принцем Антоном-Ульрихом. После смерти Анны Иоанновны сюда привезли малолетнего императора Иоанна Антоновича, который пробыл здесь до 25 ноября 1741 года, когда Елизавета Петровна взяла власть в свои руки. Императрица Елизавета Петровна также пожелала переделать под свой вкус императорскую резиденцию. 1 января 1752 года она приняла решение о расширении Зимнего дворца, после чего были выкуплены соседние участки Рагузинского и Ягужинского. На новом месте Растрелли пристраивал новые корпуса. По составленному им проекту эти корпуса должны были быть пристроены к уже существующим и быть оформлены с ними в едином стиле. В декабре 1752 года императрица пожелала увеличить высоту Зимнего дворца с 14 до 22 метров. Растрелли был вынужден переделывать проект здания, после чего решил строить его в новом месте. Но Елизавета Петровна отказалась от перемещения нового Зимнего дворца. В результате архитектор принимает решение строить всё здание заново, новые проект был подписан Елизаветой Петровной 16 июня 1754 года.
Четвертый (временный) зимний дворец был построен в 1755 г. Растрелли на углу Невского проспекта и набережной р. Мойки (уничтожен в 1762 г.).
В 1762 году появилось существующее в настоящее время здание дворца. В то время Зимний дворец стал самым высоким зданием в Санкт-Петербурге. Здание включало в себя около 1500 комнат. Елизавета Петровна не дожила до окончания строительства, принимал работу 6 апреля 1762 года уже Пётр III. К этому времени была закончена отделка фасадов, но многие внутренние помещения ещё не были готовы. Летом 1762 года Петра III свергли с престола, окончено строительство Зимнего дворца уже при Екатерине II.
Прежде всего императрица отстранила от работ Растрелли, распорядителем на стройке стал Бецкой. В 1763 году императрица переместила свои покои в юго-западную часть дворца, под своими комнатами она приказала разместить покои своего фаворита Г.Г. Орлова. Со стороны Дворцовой площади был обустроен Тронный зал, перед ним появилось помещение для ожидания — Белый зал. Позади Белого зала разместили столовую. К ней примыкал Светлый кабинет. За столовой следовала Парадная опочивальня, ставшая через год Алмазным покоем. Кроме того императрица приказала обустроить для себя библиотеку, кабинет, будуар, две спальни и уборную. В уборной императрица соорудила стульчак из трона одного из своих любовников, польского короля Понятовского. При Екатерине в Зимнем дворце был сооружён зимний сад, Романовская галерея. Тогда же завершилось формирование Георгиевского зала. В 1764 г. в Берлине через агентов Екатерина приобрела у коммерсанта И. Гоцковского коллекцию из 225 произведений голландских и фламандских художников. Большинство картин размещалось в уединённых апартаментах дворца, получивших французское название «Эрмитаж» (место уединения).
Современное здание в плане имеет форму квадрата с внутренним двором и фасадами, обращенными к Неве, Адмиралтейству и Дворцовой площади. Парадность зданию придают пышная отделка фасадов и помещений
Главный фасад, обращенный к Дворцовой площади, включает в себя арку Парадного проезда.
Здание дворца имеет более 1000 комнат