Das Ende der kulturellen Blütezeit Sankt Petersburgs fiel zeitlich mit dem Aufkommen der Filmindustrie zusammen. Während das sowjetische Kino kaum Filme von internationaler Bedeutung hervorbrachte, war es Produktionen aus anderen Ländern nicht möglich, in die Stadt zu gelangen. Bei bemerkenswerten Filmen bis 1990 handelt es sich zu einem Großteil um Verfilmungen klassischer russischer Literatur. Es gibt dutzende Verfilmungen von Anna Karenina (die ersten eine russische und eine französische je von 1911, die erste westliche, die vor Ort gedreht wurde von 1997) oder einige Versionen von Dostojewskis Der Idiot (die erste ist Russland, 1910).
Einige Filme beziehen sich auf die Stadtgeschichte. Neben einer großen Anzahl sowjetischer Propagandafilme gibt es bisher aber erst wenige Werke: In seiner Art eigenständig ist der Film Noi Vivi (Italien, 1942), eine Verfilmung des in der Stadt spielenden Buches von Ayn Rand Wir leben, der vor dem Hintergrund der sowjetischen Oktoberrevolution eine Kritik des faschistischen Italien versucht. Die Geschichte um die Tochter des letzten Zaren Anastasia wurde mehrfach verfilmt. Besonders bekannt sind die Versionen von 1956 mit Ingrid Bergman und das Zeichentrick-Musical (USA, 1997) von Don Bluth, ehemaliger Chefzeichner von Walt Disney. Besonders das Zeichentrick-Musical bezieht sich zwar sowohl auf die Stadtgeschichte als auch deren optische Opulenz, verfremdet beides aber so stark, dass es kaum wiederzuerkennen ist. Der italienische Spezialist für Filme über die russische Geschichte Giuseppe Tornatore plant einen Film über die Belagerung der Stadt im Zweiten Weltkrieg. Für die meiste internationale Resonanz sorgte bisher von allen Petersburger Filmen Russian Ark, der, in der Eremitage gedreht, 300 Jahre russische Geschichte in einem einzigen Schnitt Revue passieren lässt. Der Film Der Untergang wurde in der Stadt gedreht, da die historische Innenstadt in Teilen große Ähnlichkeiten zum Berlin des Jahres 1945 aufweist.
In Petersburg (damals noch Leningrad) spielt auch der Kultfilm Intergirl von Pjotr Todorowski, der letzte große Kinoerfolg der UdSSR vor deren Untergang, mit eindrucksvollen Aufnahmen insbesondere der Stadt.
Die Stadt ist nur selten Handlung vollkommen fiktiver Filme ohne literarischen Bezug. Diese benutzen Petersburg vor allem als eindrucksvollen optischen Hintergrund. Der James Bond-Film Goldeneye (1995) zeigt die Stadt in einem schon fast postapokalyptisch zu nennenden Zustand. Ein anderer Action-Film, Midnight in St. Petersburg (UK, 1996) hingegen versucht seine filmischen Defizite mit opulenten Aufnahmen der Petersburger Sehenswürdigkeiten auszugleichen. Der Film Onegin (1999 unter anderem mit Liv Tyler) nimmt die Existenz des Puschkin-Gedichtes als Ausgangspunkt, neigt aber auch dazu die Handlung gegenüber opulenten Aufnahmen der Stadt in den Hintergrund treten zu lassen.