En 1905, el palacio fue el escenario de la masacre del Domingo sangriento, aunque para esta fecha la familia imperial ya había optado por fijar su residencia en el Palacio de Alejandro que se encuentra más retirado y más seguro en Tsárskoye Seló, y sólo regresaba al Palacio de Invierno para ocasiones muy especiales o de naturaleza formal. Tras la Revolución de febrero de 1917, durante un breve tiempo el palacio fue la sede del Gobierno Provisional Ruso, liderado por Alexander Kerensky. Posteriormente ese mismo año, el palacio fue atacado por un grupo de soldados y marineros del ejército rojo, en lo que fue un momento definitorio en el nacimiento del estado soviético.