El naixement de Sant Petersburg va unit tant a raons de tipus militar, és a dir, la construcció d'una base naval contra el poder suec, com a raons comercials. En estar els accessos de Rússia al mar bloquejats per Turquia, al mar Negre, i al nord pels gels que tancaven el port d'Arkhànguelsk durant molts mesos de l'any. Així, el 1702, el tsar Pere el Gran la funda com la "finestra d'Occident" i va funcionar com a capital del país durant el període imperial de la seva història fins al 1918.

Quan Pere el Gran va concebre aquest projecte, acabava de visitar els Països Baixos, on va conèixer l'art de la fusteria i hi havia pogut admirar les realitzacions urbanístiques d'Amsterdam. I des d'Holanda van arribar ja el 1698, anomenats pel tsar, els "artesans de totes les arts". Immediatament després de la fundació oficial de Sant Petersburg, el 16-29 de maig de 1702, va començar a edificar-se amb pedra, enfrontant-se a les no petites dificultats d'un terreny insà i pantanós del delta del Neva, que exigia obres de consolidació abans de suportar el pes de qualsevol edifici. Amb aquesta finalitat es van talar els boscos de l'entorn de la ciutat, que van subministrar la fusta necessària per clavar estaques al terreny. El volum dels treballs és fàcilment imaginable si es considera que la catedral de Sant Isaac es recolza en 24.000 troncs d'arbre clavats a terra. Les dificultats es van veure compensades per la proximitat amb Europa i per la possibilitat d'emprar una bona xarxa de comunicacions fluvials.

Amb el començament de les obres d'urbanització s'iniciava també la immigració d'artistes i tècnics europeus, en especial italians, considerats els millors constructors de l'època. L'ambaixador rus a Copenhaguen, Izmailov, va convidar a la ciutat per ordre del tsar l'arquitecte ticinès Domenico Trezzini, que treballava en aquell moment en la cort danesa. Trezzini va ser rebut amb deferència i confiança pel sobirà i durant trenta anys d'intensa activitat va ocupar el càrrec d'arquitecte per excel·lència de la cort i va construir els edificis que serien punt de referència i desenvolupament de la nova ciutat.

Els primers edificis importants en són: la fortalesa de Sant Pere i Sant Pau amb la corresponent catedral, el primer palau d'Hivern, posteriorment reconstruït; el palau d'Estiu, els Dotze Col·legis (ministeris, en l'actualitat universitat), l'antic Gostini Dvor i el monestir d'Aleksandr Nevski. També va projectar diferents tipus d'habitatges destinats a la noblesa, els empleats estatals, els comerciants i els estrangers. La seva obra aportava una modernitat decisiva: d'un costat, la cobertura amb agulla de la catedral de Sant Pere i Sant Pau trencava amb la tradició russa de les cúpules en forma de bulb i, enllaçant amb les característiques arquitectòniques europees, establia un punt de referència en el panorama de la ciutat.

Pere el Gran va dictar el 1708 una sèrie de mesures destinades a afavorir l'increment demogràfic a partir de l'obligació imposada als aristòcrates de traslladar-se, complerta només en part abans de l'última i decisiva derrota dels suecs a Poltava, esdevinguda el 1709. Era tal l'amor de Pere el Gran per la "seva" ciutat, que el 1714 va ordenar que no es pogués construir cap edifici de pedra a Rússia, excepte a Sant Petersburg. Després d'aquesta disposició subjeia també un problema crònic de mà d'obra especialitzada que, poc estimulada per traslladar-se a una ciutat encara pantanosa i omplerta de mosquits, es trobava en aquell moment amb el dilema d'establir-se a Sant Petersburg o canviar de feina.

El 1717 Pere va visitar França i va descobrir la grandiositat de l'escenografia París en general i de Versalles en particular. A la seva tornada a Rússia se'n va endur l'arquitecte Jean-Baptiste Alexandre Le Blond, a qui va encarregar el projecte del pla general de Sant Petersburg. Le Blond va interpretar perfectament el desig del tsar de fer de l'illa Vassílievski el centre de la ciutat i va dissenyar una fortificació oval amb bastions que s'estenia per l'illa Petrovski, al nord-est, i per terra ferma, al sud, deixant la fortalesa a l'extrem oriental. Però Le Blond abandona el projecte per problemes diversos i només deixa el projecte del parc i del castell de Peterhof.

El 1716, havia arribat a Sant Petersburg, també des de París, convidat per l'ambaixador rus Lefort, un escultor florentí, el comte Carlo Bartolomeo Rastrelli, que seria l'autor de diverses obres, com el monument eqüestre de Pere I davant del castell dels Enginyers. L'acompanyava el seu fill Bartolomeo Francesco, nascut el 1700 a París, que, després de completar els seus estudis a Itàlia, es va establir a Rússia i va començar una activitat que el convertiria durant tot el segle en el més famós i acreditat arquitecte de l'imperi, fins al punt de crear un "estil Rastrelli". Vegeu Església del Salvador de la plaça Sennaia.

Amb l'arribada al tron el 1730 de l'emperadriu Anna Ivànovna, es va enviar el jove Rastrelli a treballar a Moscou i posteriorment a Kíiv. El 1732 va reconstruir a Sant Petersburg el palau d'Hivern de Domenico Trezzini i, posteriorment, altres residències nobiliàries. L'any 1746 l'emperadriu Elisabet Petrovna va encarregar a Rastrelli el projecte de reconstrucció de Peterhof i el 1752 el de Tsàrskoie Seló. A Rastrelli li va correspondre una part considerable de la construcció de San Petersburg durant la segona meitat del segle xviii. El 1748 l'emperadriu Elisabet li va encarregar el projecte del monestir Smolni: obra mestra "russa" del rococó italià. L'altra gran obra de Rastrelli va ser el palau d'Hivern, la segona i definitiva fase del qual va ser començada el 1752. L'exemple per antonomàsia d'aquesta arquitectura van ser els palaus Razumovski (1760) i Stróganov (1754), ambdós obra de Rastrelli.

El 1759 va arribar a Sant Petersburg, requerit per l'emperadriu, el francès Vallin de la Mothe, que va signar diversos palaus (Acadèmia de Belles Arts, 1765; el primer Ermitage, 1764; l'església de Santa Caterina i el Gostini Dvor): traslladà a la capital un llenguatge que orientaria la transició cap al classicisme, incorporant a l'obra barroca elements d'arquitectura pal·ladiana. Una etapa important en la introducció del nou estil va ser la realització de l'arc triomfal dòric de Nova Holanda.

Una vegada morta Elisabet, també el seu arquitecte preferit, Rastrelli, va caure en desgràcia. La nova emperadriu Caterina II va establir les bases per a la transformació de la ciutat i, després d'un concurs, el 1763 va demanar a Kràssov un nou projecte per a la capital inspirat en els principis neoclàssics. La tsarina va cridar altres arquitectes de prestigi i refinament pal·ladià. Els palaus es van embellir, per ordre de l'emperadriu, amb pintures italianes (Piranesi, Pannini) i franceses (Hubert Robert, Houël).

El primer arquitecte que va arribar a la cort de Caterina va ser l'italià Antonio Rinaldi, que va treballar als parcs imperials des de 1755 i va ser autor del palau Xinès d'Oranienbaum. El seu primer treball a Sant Petersburg, el palau Orlov, més conegut com el palau de Marbre, de 1768-1785, representava la nova tendència cap al neoclassicisme, encara que conservant un fort caràcter barroc.

Caterina va convidar el 1779 altres arquitectes italians com Giacomo Trombara, recordat pel seu palau dels Caçadors a Tsàrskoie Seló i per les cavallerisses reials al costat del Moika, i sobretot Giacomo Quarenghi, que, fidel a la conversió de la tsarina al gust neoclàssic, va treballar a Sant Petersburg fins a 1810: hi deixà un gran nombre d'edificis, més de 30, entre els quals destaquen el palau Anglès de Peterhof, l'antiga borsa, el Teatre de l'Ermitage, l'església dels Cavallers de Malta i la Banca d'Estat, que n'introdueix una interpretació pal·ladiana del neoclassicisme.

Amb l'arribada del romanticisme, el descobriment de les arrels populars i l'atenció a la idiosincràsia artística nacional van fer ressorgir l'arquitectura autòctona, donant lloc a una ferma reacció contra el neoclassicisme, considerat en aquell moment com un estil fred, uniforme i responsable d'un fictici acostament a la cultura europea. Aquesta recerca va desembocar en el naixement d'un estil eclèctic anomenat pseudorús, exhaustivament representat per l'església de la Resurrecció, de 1883-1907, construïda amb clara referència a la catedral de Sant Basili de Moscou, dels segles xvi i xvii.

Sant Petersburg fou el principal escenari de la Revolució d'octubre. Petrograd, topònim que va designar la ciutat des de 1914 a 1924, va assistir a una transformació semblant en el pla artístic. La victòria dels bolxevics es va correspondre amb el final de l'academicisme i una intensa obra disgregadora de la cultura figurativa del segle xix, conduïda amb una extraordinària sinergia per pintors, escultors, dibuixants, poetes i arquitectes.

En el camp de l'arquitectura el naixent moviment del constructivisme es va coordinar amb el llenguatge del cubisme, futurisme i el suprematisme europeu, elaborant nous models de ciutat lineal que van substituir la divisió històrica centre-perifèria i nous tipus de cases comunitàries per resoldre la dramàtica manca d'habitatges, com els gratacels horitzontals d'El Lissitzky i les "cases del futur" de Malèvitx. Tanmateix, com que Petrograd representava històricament el centre del poder imperial i de l'aristocràcia, el trasllat de la capital a Moscou, ordenat per Lenin el 1918, significava l'esgotament de l'antic sistema de poder i inevitablement va suscitar la polèmica dels arquitectes sobre la construcció de la nova capital soviètica. A les escasses edificacions realitzades durant aquest període se superposarien els encàrrecs derivats de la urgència d'un programa d'edificació, mentre que l'exigència de control de les avantguardes desembocaria en l'afirmació dels principis del realisme socialista com a única forma possible d'art.

El 1924, pocs dies després de la mort de Lenin, la ciutat va canviar el nom pel de Leningrad. Durant els anys 30 es va començar a construir edificis més alts, però aquests van quedar circumscrits als barris perifèrics, deixant gairebé intacte el tradicional aspecte de la ciutat.

La Segona Guerra mundial va deixar Leningrad gairebé destruïda a conseqüència d'un llarguíssim i cruent setge de 900 dies, que va penetrar a pocs quilòmetres del centre històric. Acabada la guerra, es va iniciar un intens període de reconstrucció suportat amb enormes esforços i caracteritzat per la reelaboració dels ordres clàssics pròpia de l'academicisme estalinista.

El 1955 se'n va inaugurar del primer trajecte del metro: menys sumptuós que el moscovita, va significar una parcial superació de l'estètica triomfal davant solucions d'alta enginyeria, com el túnel sota el Neva. La planificació actual de la ciutat ha establert un límit demogràfic màxim, prohibint en el perímetre urbà tots els edificis no destinats a serveis per als ciutadans i promovent la creació de noves ciutats satèl·lit.