1856年，第一座木制浮桥将海军上将岛与冬宫附近的瓦西里耶夫斯基岛连接起来；1896-1897年，浮桥被移到了现在这座桥的位置。1912-16年，根据工程师普申尼斯基和梅尔策的设计，建造了中间有引桥的金属桥。

值得注意的是，直到1978年，桥梁依旧存在一些木制结构。技术层面，冬宫桥是涅瓦河上最复杂的桥梁。该桥独特的摇摆装置由电机、大型齿轮（其中有开桥时保留下来的实心铸造齿轮）和千吨级配重组成，能够提升700吨的跨度。

1997年，冬宫桥安装了现代化夜间照明设备。

节日期间，冬宫桥的桥翼上会放映电影和图片。

冬宫桥存在至今，曾多次被重建。1939年，铸铁栏杆取代木制栏杆，栏杆上有国徽和旗帜的图案、五角星和穗束形成的苏联标志。1967年，冬宫桥进行了大修，十年后，桥面和吊桥装置被更换，并安装了新的灯笼。1997年，冬宫桥再次翻修，并安装了照明设备。2013年进行最后一次翻修，但翻修期间并未完全禁行。

这座宫殿桥有五个跨度。中间跨度的顶部是三铰链拱门，而其他跨度则是两个不可分割的结构，配有直通桁架。每个翼桥都有一个配重系统，与跨度底部铰接。人行道和车行道由金属面层和混凝土层构成。固定跨上的围栏为花岗岩，牵引跨上的围栏为金属。铸铁栏杆采用艺术铸造。桥墩上有花岗岩护栏。桥墩上安装了 16个照明灯，并配有建筑装饰。宫殿桥上的狮子下山是这座建筑最著名的地标之一。