Царская семья полностью переехала сюда в октябре 1723 г., а в декабре того же года здесь состоялось обручение цесаревны Анны Петровны с герцогом Голштинским.
Этот дворец был перестроен по указу императрицы Екатерины I архитектором Д. Трезини. Архитектор втрое увеличил площадь здания, заново создал центральную часть с роскошным порталом, украшенным колоннами, поддерживающими карниз. После смерти Екатерины здание неоднократно перестраивали, но царской резиденцией оно быть перестало. Здесь стали жить придворные, а при Елизавете – Лейб-компания, отчего дворец стали именовать Лейб-компанским домом.
В 1783–1787 гг. на углу Дворцовой набережной и Зимней канавки по проекту архитектора Джакомо Кваренги построили Эрмитажный театр, частично используя конструкции старого Зимнего дворца, в котором жил Петр I. Произведенные в 1985 г. Эрмитажем раскопки и выполненные после этого реставрационные работы позволили открыть здесь музейную экспозицию «Зимний дворец Петра I». Однако Свадебных палат здесь увидеть нельзя, они не сохранились. Их разобрали в 1725 г., после смерти Петра, когда расширялся дворец.
Традицию Петра Великого по строительству зимних дворцов в Петербурге, но в более значительных объемах продолжили наследницы российского престола – племянница Анна Иоанновна и дочь Елизавета Петровна.
Приехав из Москвы после коронации, императрица Анна Иоанновна поселилась в доме адмирала графа Апраксина. К тому времени самого адмирала уже не было в живых, а свой дом бездетный граф завещал императору Петру II. Для размещения в нем императрицы с многочисленным двором архитектору В. В. Растрелли было повелено приступить к расширению его площадей. В 1732 г. начались работы по возведению пристройки к дому Апраксина с западной стороны. Кроме того, в дворцовый комплекс вошел дом Кикина.
Возведение Зимнего дворца стало первой серьезной работой Растрелли в Петербурге. Оно продлилось до 1735 г. В итоге зодчий создал достаточно крупный комплекс зданий причудливой конфигурации, усложненный всяческими пристройками и переходами. Главный фасад его обращен к Адмиралтейству. Это третий Зимний дворец Петербурга.
Растрелли писал: «В этом здании был большой зал, галерея и театр, также и парадная лестница, большая капелла, все богато украшено скульптурой и живописью, как и вообще во всех парадных апартаментах. Число комнат, которые были устроены в этом большом дворце, превышало 200».
Дворец прослужил 20 лет, на протяжении которых к каждому празднику заново отделывались некоторые интерьеры. Были куплены соседние дома Рагузинского и Ягужинского, где разместили дворцовые службы. При императрице Елизавете это был уже целый комплекс построек, который трудно назвать архитектурным ансамблем.