Первоначально набережная на левом берегу Невы называлась Верхней, ее застройка началась в первые годы основания Петербурга. Уже в 1705 году на Дворцовой набережной был построен дом генерал-адмирала Ф.М. Апраксина. В 1707 году были отстроены Кикины палаты. К 1735 году на месте дома Апраксина для императрицы Анны Иоанновны был построен Зимний дом, фасадом выходящий к Адмиралтейству.
По проекту Ю.М. Фельтена Дворцовая набережная была перестроена в 60-е годы XVIII века. Был отодвинут берег Невы на 20 метров, а сама Дворцовая набережная была одета в гранит, появились полукруглые спуски к Неве.
Дворцовая набережная получила свое название примерно после 1776 года, когда архитектором Ф. Б. Расстрелли был построен тот Зимний дворец, который сохранился до наших дней. До этого Дворцовая набережная называлась и Миллионой, в честь названия улицы, проходившей параллельно ей, и Почтовой в связи с тем, что на месте современного Мраморного дворца здесь находился Почтовый двор.
Дворцовая набережная получила новое имя после Октябрьской революции 1917 года, она стала называться Набережной 9-го января, но после Великой Отечественной войны Дворцовая набережная вернула свое историческое название.
Начинается Дворцовая набережная от р. Фонтанки, с Петроградской стороной соединяется Троицким мостом, который был построен на рубеже XIX – XX веков, и простирается вплоть до Дворцового моста, возведенного в начале XX века, который соединяет набережную с Васильевским островом.