Die Stadt ist vergleichsweise jung und architektonisch stark von westeuropäischen Einflüssen geprägt. Besonders finden sich im Stadtbild Bauten eines zurückhaltend-repräsentativen Frühbarocks, eines voll ausgeprägten Barocks, des Klassizismus, des Historismus, des Jugendstils und einige Bauten der frühen Moderne, wie z. B. die (Kaiserlich) Deutsche Botschaft von Peter Behrens und Mies van der Rohe.
Die Bauten zu Zar Peters Zeiten (beispielsweise die Peter-Pauls-Festung, die Zwölf Kollegien, das Menschikow-Palais, das Kinkin-Palais von Andreas Schlüter, das Sommer-Palais Peters des Großen (mit Terrakottareliefs ebenfalls von Andreas Schlüter), die Kunstkammer und das Palais Peters II.) sind vom Europäischen Barock beeinflusst.
Später bildete sich der Russische Barock zu voller Blüte aus. Die Gebäude wurden dreifarbig, auch an den Fassaden reicher geschmückt, die Grundrisse wurden noch komplizierter. Baumeister dieser Zeit sind vor allem Bartolomeo Francesco Rastrelli, aber auch Sawwa Tschewakinski. Typische Gebäude dieser Zeit sind der Winterpalast, der Katharinenpalast, der Konstantinpalast, der endgültige Ausbau des Peterhofs, das Stroganoff-Palais, das Woronzow-Palais, das Scheremetjew-Palais, das Schuwalow-Palais, das Metropoliten-Palais, das Smolny-Kloster, die Nikolaus-Marine-Kathedrale und die Wladimir-Kathedrale.
Die klassizistischen Bauten sind wieder dezenter und weniger verspielt. Die Formen gehen von einfachen geometrischen Grundformen aus. Als Paradebeispiel gilt die Rossi-Straße: Sie ist 220 Meter lang, 22 Meter breit, die sie säumenden Gebäude sind 22 Meter hoch, ihre Fenster je 2,20 Meter groß. In dieser Zeit entstehen ganze Ensembles wie der Schlossplatz oder das gesamte Viertel um das Alexandratheater. Bedeutendster Architekt dieser Zeit ist der Italiener Carlo Rossi. Eine eher russische Variante des Stils wird vor allem von Wassili Petrowitsch Stassow geprägt.
Im Jugendstil ist die Architektur sehr verspielt wie z. B. das „Dom Knigi“ (Haus des Buches), das Jelissejew-Feinkostgeschäft, das Postgebäude, der Witebsker Bahnhof, das Grand Hotel Europe, das Astoria Hotel sowie die Gebäude des Kamennoostrowski-Prospekts und des Österreichischen Platzes und die Wohngebäude um die gesamte Stadt.
In der Petersburger Moderne – einer späteren Variante des Klassizismus – werden weitere Prunkbauten von dem Architekten Frederik Lidwal errichtet, z. B. die Don-Asow-Bank.
Nach der Oktoberrevolution werden viele konstruktivistische Projekte verwirklicht wie z. B. die Verwaltungsgebäude des Kirow-Rajon, das von Noi Trotzki projektiert wurde.
Im Gegensatz zu Moskau finden sich in St. Petersburg wenige Zeugnisse der Ära des Stalinschen Monumentalstils, auch Sozialistischer Realismus oder Sozialistischer Klassizismus genannt, der ab 1932 im totalitären System Stalins alle Bereiche der Kunst erfasste. Ein Beispiel ist das Haus der Sowjets am Moskauer Platz, entworfen von Noi Trotzki.
Später speziell beim Wiederaufbau nach 1945 wurden die alten Gebäude restauriert, die Neubauten werden in der besten Tradition der Sowjet-Architektur errichtet. Sehr schöne Beispiele sind die Metro und der Moskowski-Prospekt.