Erste Bauperiode (1696–1698)
Der erste Grundstückskauf durch Prinz Eugen erfolgte im Jahre 1694. Unter Einbeziehung des benachbarten Grundstücks – des sogenannten Stadels, der erst 1702 erworben wurde – begann 1696 die erste Bauperiode, in welcher nach Plänen des barocken Baumeisters Johann Bernhard Fischer von Erlach ein Portal und sieben Fensterachsen entstanden. Dieser Bereich bildet heute den mittleren Teil des Winterpalais und die Prunkstiege.

Zweite Bauperiode (1708–1711)
Im Jahre 1703 erwarb Prinz Eugen ein weiteres Nachbargrundstück, das Ballhaus. In den Jahren 1708 bis 1711 ließ er das Palais durch Johann Lucas von Hildebrandt von sieben auf zwölf Fensterachsen erweitern sowie ein zweites Portal errichten, das heute das linke Tor bildet.

Dritte Bauperiode (1723–1724)
Nach dem vierten Grundstückskauf 1719 folgte in den Jahren 1723 bis 1724 die dritte Bauperiode. Das Winterpalais wurde von zwölf auf 17 Fensterachsen um den Bibliothekstrakt erweitert, und ein drittes Portal, das heutige rechte Tor, wurde errichtet. Im Jahre 1736 verstarb Prinz Eugen in der Nacht zum 21. April. Die Alleinerbin, seine Nichte Anna Victoria von Savoyen, verkaufte sukzessive das bewegliche Vermögen, und so wurde das Palais durch Trennmauern geteilt. Während der neuere Teil, das sogenannte kleine Haus, vermietet wurde, stand der ältere 18 Jahre lang leer.

Das Winterpalais seit 1752
Im Jahre 1752 erwarb Kaiserin Maria Theresia das Winterpalais sowie das Belvedere, Schloss Hof und Schloss Niederweiden. Das Winterpalais wurde nach einigen Umbauten und Adaptierungen Sitz der Münz- und Bergbehörde, der Obersten Justizbehörde und schließlich der Hofkammer, der Vorgängerin des Finanzministeriums. Nach einer längeren Umbauphase ab 1841 wurde im Jahre 1848 das k. k. Finanzministerium eingerichtet. Zwischen 1888 und 1890 erfolgten größere Restaurierungen, kleinere Adaptierungen wurden in den Jahren 1913 und 1928 durchgeführt. 1945 bis 1947 wurden die Schäden des Zweiten Weltkriegs behoben, und zwischen 1967 und 1973 erfolgte eine Generalsanierung der Prunkräume.

Bereits im Jahr 2004 fiel unter der Führung der zuständigen Burghauptmannschaft Österreich die Entscheidung zur Generalsanierung des Gebäudes. Nach rund fünf Jahren wurden die Renovierungs- und Umbauarbeiten heuer beendet. Mit großer Umsicht ist es im Einvernehmen mit dem Bundesdenkmalamt und unter der Schirmherrschaft der Burghauptmannschaft gelungen, die historische Bausubstanz von Johann Bernhard Fischer von Erlach und Johann Lucas von Hildebrandt zu erhalten und zeitgemäß weiterzuentwickeln, wobei sowohl der Einzigartigkeit und der historischen Bedeutung des Gebäudes als auch den Anforderungen einer modernen und zukunftsorientierten Verwaltung Rechnung getragen wurde.

Mit der Eröffnung des neuen und vierten Ausstellungsortes des Belvedere werden die bedeutendsten Säle des Paradeappartements des Prinzen Eugen von Savoyen ab 18. Oktober 2013 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.