К 19 веку главные улицы Санкт-Петербурга: Невский проспект, Вознесенский проспект, Гороховская улица) сходились у здания Адмиралтейства. Его простая архитектура перестала соответствовать положению центрального здания города. Чтобы Адмиралтейство стало гармонировать с Зимним дворцом и другими архитектурными ансамблями, находящимися рядом с ним, решено было изменить облик здания.

В 1806-1823 гг. была совершена перестройка по проекту архитектора А. Д. Захарова. Здание было перестроено почти полностью, была оставлена только башня со шпилем. Верфи и крепостные сооружения были разобраны, а на их месте разбит бульвар. Сейчас здесь находится Александровский сад. Захаров создал грандиозное сооружение, имеющее длину главного фасада 407 м. Архитектура Адмиралтейства подчеркивает его центральное положение в Санкт-Петербурге.

Адмиралтейство состоит из двух корпусов. Во внутреннем корпусе находились мастерские, а во внешнем – учреждения морского и речного флота.

Центральную башню окружает колоннада. Два крыла фасада симметрично расположены по сторонам башни. На боковых портиках здания находятся рельефы, изображающие Фемиду, награждающую воинов и ремесленников. На центральной арке находятся скульптуры нимф, держащих глобусы. На углах – статуи героев: Ахилла, Аякса, Пирра, Александра Македонского. Над колоннадой располагаются скульптурные аллегории сторон света, времен года, стихий, а также музы Урании, богини Изиды и др.

Во внутреннем убранстве Адмиралтейства главенствует строгость и суровость, которую смягчает обилие света и изящество отделки.

Строительство кораблей продолжалось на верфи Адмиралтейства до 1844 года. Затем здесь располагались учреждения флота и Военно-морской музей. В 1932-1933 году в Адмиралтействе была размещена Газодинамическая лаборатория, разрабатывающая ракетные двигатели.

С 1925 года в Адмиралтействе находится Высшее военно-морское училище им. Ф. Дзержинского.

В годы блокады шпиль Адмиралтейства был закрыт чехлом, который сняли 30 апреля 1945 года.

Здание Адмиралтейства реставрировалось в 1928, 1977, 1997-98 гг.

В 2009 году из Адмиралтейства выехали штаб Ленинградской военно-морской базы и Военно-морское училище.

31 октября 2012 году состоялся переезд в здание Адмиралтейства Главного штаба Военно-морского флота. В этот день на здании подняли Андреевский флаг.