В 1718 году «москвитин», посадский человек Василий Озеров подрядился вырыть два канала: один у Почтового двора (на месте нынешнего Мраморного дворца), другой – у нового Зимнего дворца. На набережной и Миллионной улице были сооружены деревянные подъемные мосты через канал.
Постройка гранитной набережной Зимней канавки, осуществленная в 1783- 1784 годах, была связана со строительством зданий Эрмитажного театра и Старого Эрмитажа и соединяющей их арки. Трехцентровая арка перехода между Старым Эрмитажем и зданием театра близка по очертаниям к арке каменного моста. Эти арки замыкают живописную перспективу канала, открывающуюся с Миллионной улицы.
Из-за недостаточной ширины набережных Зимней канавки тесаные гранитные тумбы ограждений поставлены здесь на гранитных консолях. Спусками к воде служат узкие гранитные лестницы.
На углу здания Старого Эрмитажа и набережной сохранилась установленная в 1768 году мраморная доска с надписью «Почтовая». Так называлась набережная Зимней канавки в конце XVIII века, когда Почтовый двор находился на Миллионной улице, близ канала.
В 1930–1934 годах ряд участков набережной был капитально отремонтирован.
В 1962–1964 годах по набережной Мойки, через Зимнюю канавку, построен новый мост, облицованный гранитом.
Кроме Эрмитажа и Эрмитажного театра, на набережной Зимней канавки расположен ряд зданий. Среди них — бывшие казармы 1-го батальона Преображенского полка. Дом Аракчеева на набережной Мойки и Зимней канавки состоит под государственной охраной как памятник гражданской архитектуры рубежа XVIII–XIX столетий. Напротив здания Нового Эрмитажа, на углу Миллионной улицы и набережной, находится обширное здание Центрального государственного архива Военно-Морского Флота. Оно было построено для архива Государственного совета по проекту архитектора М. Е. Месмахера и инженера В. М. Карловича в 1883–1886 годах.