В ходе послевоенной реставрации пришлось восстанавливать поврежденные за время блокады сыростью, холодом и протечками через пробитую кровлю интерьеры многих дворцовых залов. Паркеты вспучились, шпаклевка на металлических потолках вместе с красочным слоем отслоилась и начала осыпаться, шелушилась и осыпалась хлопьями позолота, целым участками отваливалась отсыревшая лепка, в плохом состоянии была живопись плафонов и тканевая обивка стен.
Одним из первых объектов реставрации стала Посольская (Иорданская) лестница. Для этого использовали акварели К.А. Ухтомского, В.С. Садовникова и Ю. Фриденрейха, старые фотографии и литографии. На лестнице восстановили на 90 % погибшую роспись фриза, отреставрировали росписи падуг, лепку и позолоту. Живопись плафона восстанавливала бригада художников-реставраторов под руководством П.И. Кострова. Под вспучившуюся краску вводился клей, после чего ее приглаживали через папиросную бумагу специальными утюжками. Этот способ разработал художник Н.В. Перцев. Окончательная реставрация плафона проводилась позднее, уже в 1967 г., группой художников, возглавляемой Я.А. Казаковым.
Полным ходом велась реставрация и реконструкция помещений в западной части Зимнего дворца, ранее занимаемых Музеем Революции. В январе 1945 г. решением Исполкома Ленсовета их передали Эрмитажу. После расчистки этой части дворца от кладовых и небольших жилых комнаток у Эрмитажа появилось еще 73 выставочных зала площадью более 4 тысяч кв. м. Существенной реконструкции, в частности, подвергся район комнат Александра III. На месте нескольких полутемных помещений, находившихся над Арапским и Малахитовым залами, появилось два больших светлых зала. Потолок в них расписали по эскизам художника Н.В. Перцева.
На втором этаже в 1946–1947 гг. проведена реставрация Петровского зала, сильно пострадавшего еще и от взрыва снаряда. Роспись и позолота в нем осыпалась хлопьями, а лепка отваливалась кусками. В свое время, в 1838 г., художник Д. Скопи, выполнявший орнаментальную роспись потолка, для большего эффекта использовал золотую фольгу. Она от сырости тоже отстала от основы и осыпалась. Укрепить ее на место стоило большого труда.
Тогда же реставрировали и Аванзал Невской анфилады. Параллельно этой анфиладе проходит Помпейская галерея, к которой со стороны Большого (Парадного) двора примыкал Зимний сад. Он находился тогда в полуразрушенном состоянии, представляя собой, фактически, пустое помещение высотой 14 м и площадью 180 кв. м. Опоясывающая его галерея была разрушена, а окна разбиты.
Впрочем, если мы сейчас будем искать в Зимнем дворце этот Зимний сад и Помпейскую галерею, то не найдем их. Поэтому надо пояснить, о каких помещениях идет речь.
Помпейская галерея создана архитектором В.П. Стасовым после пожара 1837 г. Свое название она получила от украшавших потолок и стены росписей в «помпейском» стиле. Рядом он пристроил двухсветный Зимний сад со стеклянным потолком. В 1886 г. галерею перестроил архитектор Н.А. Горностаев, полностью изменив ее отделку. Галерея стала называться Новой галереей и использовалась для размещения картин. После горностаевской перестройки она дошла до наших дней практически без изменений. Ныне в галерее висят портреты членов семьи Романовых, а называется она галереей Петра I.
Пришедший в аварийное состояние Зимний сад в 1945 г. решили кардинально перестроить. В соответствии с подготовленным архитектором А.В. Сивковым проектом его объем разделили на два расположенных друг над другом зала. Зал на уровне второго этажа оформили в том же стиле, что и бывшую Помпейскую галерею после ее перестройки Н.А. Горностаевым. Ныне это зал русского искусства XVII в., а в зале, устроенном на уровне третьего этажа, вместо стеклянного потолка сделали лучковый свод. Для этого использовали металлический каркас прежнего перекрытия, встроив его в новую бетонную конструкцию. Стены этого зала гладкие, с профилированным карнизом.
Определенную путаницу создает также то, что во внутреннем дворе северо-западного ризалита Зимнего дворца существовал небольшой Зимний садик, созданный для императрицы Александры Федоровны.
Всего в период 1946–1950 гг. реставрационные работы провели в 70 залах Эрмитажа, а в 1950-х гг. приступили к реставрации залов второго этажа юго-западного ризалита – Золотой и Малиновой гостиных, Будуара, Синей спальни. По сохранившимся обрывкам пришлось выткать шелк, которым в них были обтянуты стены и обита мебель.
В 1955 г. началась реставрация Большого (Николаевского) зала. При этом пришлось решать, какую отделку в нем восстанавливать – первоначальную кваренговскую или послепожарную стасовскую. Решили в пользу отделки, выполненной в 1838 г. по проекту архитектора В.П. Стасова. Восстановление росписи его плафона осуществляли художники под руководством О.Ю. Педаянса. Тогда же убрали огромную мраморную раму, в которой ранее находился портрет Николая I. На его месте открылся старый проход в Помпейскую галерею.
В связи со все возрастающим потоком посетителей архитектор А.В. Сивков в 1956 г. разработал проект устройства в подвале северо-западной части Зимнего дворца гардероба на 4000 мест. Работы выполнил трест «Ленметрострой», после чего со стороны набережной исчезли уже упоминавшиеся Детский и Собственный подъезды. В 1958 г. отреставрировали Малахитовую сень и установили ее в Аванзале.
В ходе проведенного в 1950-х гг. обследования медных скульптур на парапете Зимнего дворца установили, что их железные каркасы сильно корродированны, медные листы разошлись, отсутствуют отверстия для стока конденсата. Все фигуры были вскрыты, каркасы укреплены, медные листы очищены и вновь запаяны.
В начале 1960-х гг. началась реставрация Большой церкви. Пришлось восстанавливать частично утраченные детали лепного декора, позолоту, наборный паркет. Наибольшие трудности вызвало восстановление живописи плафона («Воскресение Христово» работы П.В. Басина) и парусов (фигуры евангелистов работы Ф.А. Бруни). Красочный слой частично утрачен, лак помутнел и был чрезвычайно сильно загрязнен. Кроме того, сверху нанесли более поздние подрисовки, искажавшие авторскую живопись. Однако бригада художников под руководством Н.В. Бычкова успешно справилась со сложной задачей.
Затем наступила очередь Александровского, Малого Фельдмаршальского и Малахитового залов. В Малахитовом зале особое внимание уделялось восстановлению облицованных искусственным мрамором стен. Мраморная отделка южной стены разрушилась к этому времени почти полностью. Для этого зала художником А.А. Бобылевым была также воссоздана утраченная декоративная композиция «Нимфы и пути».
В 1973–1975 гг. выполнили реставрацию ограждения пандусов у подъездов и решеток ворот на въездах в Большой двор. Восстановили утраченные накладные детали из меди, венчавшие ворота фигуры орлов и обновили позолоту декоративных элементов.
В том же 1973 г. начали и реставрацию купола и барабана Большой церкви. Лепщики А.В. Вагин, И.И. Калугин, А.Н. Федоров и И.П. Климентьева восстановили лепной декор барабана и вокруг окон. Медные листы купола и барабана были зачищены, заново укреплены и позолочены бригадой позолотчиков Л.Н. Синяковой. В 1976 г. церковный купол вновь ярко засиял под лучами солнца.
В 1975–1985 гг. велась реставрация Фельдмаршальского, Белого, Концертного, Гербового и Георгиевского залов. Затем дошла очередь до помещений первого этажа северо-западного ризалита, залов второго этажа в северо-западной части дворца, Малой церкви и Аванзала. Но здание настолько велико, что реставрационные работы в нем ведутся постоянно.