Im 19. und frühen 20. Jahrhundert änderte sich einiges für den Winterpalast. Im Jahr 1837 wurde das Gebäudeinnere erst durch einen Brand zerstört und nach Rastrellis Plänen wieder aufgebaut. Unter der Herrschaft Nikolaus II. wurde der Palast Ende des
19. Jahrhunderts dann aufgegeben, da der Zar und seine Frau Alexandra den Alexanderpalast südlich von St. Petersburg bevorzugten.

Während des Ersten Weltkriegs wurde der Palast in ein Lazarett für Soldaten umgewandelt. Nachdem er nach der Februarrevolution im Jahr 1917, mit der die zaristische Herrschaft in Russland zu Ende ging, kurzzeitig als Sitz der provisorischen Regierung gedient hatte, wurde er 1917 von bolschewistischen Revolutionären geplündert. Heute erstrahlt der Palast nach Renovierungen wieder in altem Glanz und ist Teil des benachbarten Eremitage-Museums.

Das Schicksal von 8 Palästen der Zarenzeit