Дворец находится напротив Петропавловской крепости. Здание представляет собой каре с внутренним двором. Южный фасад обращен к Дворцовой площади, северный фасад — к Неве, западный смотрит на Адмиралтейство, восточный — обращен в сторону Миллионной улицы. Размеры Зимнего дворца грандиозны: в нем более 1000 помещений, 117 лестниц. Очень красива парадная лестница дворца, украшенная зеркалами. Фасады здания богато украшены белыми колоннами, стены покрашены в голубовато-зеленый цвет, верх венчают многочисленные скульптуры. Интерьеры дворца неоднократно менялись. В 1780 −1790-х гг. была перестроена анфилада парадных комнат с окнами на Неву, созданы парадный Георгиевский зал, а также Александровский, Белый, Николаевский, Фельдмаршальский, Петровский, Гербовый и другие залы, отличающиеся друг от друга по оформлению и убранству. Над интерьерами дворца с 1762 г. работали С. И. Чевакинский, Ю. М. Фельтен, Ж.-Б. Валлен-Деламот, А. Ринальди, Дж. Кваренги.

С 1760-х гг. Зимний дворец — резиденция российских императоров. Он представлял собой грандиозный комплекс, в который входили жилые помещения царской (см. царь) семьи, парадные залы, домовая церковь, театр и служебные помещения. Главный вход во дворец находился со стороны Дворцовой набережной. В Зимнем дворце проходили торжественные выходы императоров, приемы, балы и другие церемонии. В Сокровищнице дворца хранились знаки императорской власти, императорские регалии, драгоценности и реликвии. Между Зимним дворцом и Адмиралтейством проводились разводы военных караулов и смотры войск. Во дворце находилась богатейшая коллекция произведений искусства, которую начала собирать Екатерина II. В 1826 г. в Зимнем дворце была открыта Военная галерея 1812 года, где были представлены портреты героев войны с Наполеоном (см. Отечественная война 1812 г.); в первой половине ХIХ в. для музейных коллекций построено специальное здание — Эрмитаж, с 1852 г. музейные залы были частично открыты для посещения публики, с 1866 г. — полностью. Однако музей в XVIII—XIX вв. оставался собственностью царской семьи.

1837 г. из-за неисправности печной (см. печь) трубы в Зимнем дворце случился большой пожар, который продолжался более суток. Царская семья переехала в Аничков дворец. Работы по восстановлению дворца были закончены в 1840 г.

В 1881 г., после убийства в Петербурге Александра II, новый император Александр III перенес свою резиденцию в Гатчину, в Зимнем дворце проводились только особо торжественные церемонии. Семья Николая II вернулась в Зимний дворец, но в 1904 г. царская резиденция была перенесена в загородный дворец в Царском Селе.

Во время Февральской революции 1917 г. Зимний дворец был занят революционными войсками, с решеток и ворот сняты двуглавые орлы — символ монархической власти. С июля 1917 г. здесь находилась резиденция Временного правительства.

Зимний дворец был в центре событий Октябрьской революции 1917 г. В ночь с 25 на 26 октября дворец был захвачен революционерами, а Временное правительство арестовано.

В 1918 г. Зимний дворец был переименован во Дворец искусств, но название не прижилось. В 1918—1945 гг. в части помещений размещался Музей революции. В 1922 г. здание дворца передано Государственному Эрмитажу. В Эрмитажном театре проводятся концерты.

С Зимним дворцом у русских связаны многочисленные ассоциации: это и одно из красивейших зданий Петербурга, памятник архитектуры, культуры и истории, и символ императорской власти — резиденция царской семьи, и символ революции, и крупнейший музей. Инсценировка штурма Зимнего дворца, сделанная в художественном фильме «Октябрь» (1927 г.) режиссером С. М. Эйзенштейном, много лет воспринималась как документальное кино. В действительности практически пустой Зимний дворец с капитулировавшим гарнизоном был взят восставшими довольно просто и без значительных потерь.

Взятие Зимнего дворца описано в поэме В. В. Маяковского «Хорошо!» (1927 г.).

Известна картина «Зимний взят» Вл. А. Серова (1954 г.), на которой изображены солдат и красногвардеец на ступенях лестницы Зимнего дворца.

Зимний дворец чаще называют просто - «Зимний», а в русский язык прочно вошло словосочетание штурм Зимнего.