В 1918 году бывшие императорские дворцы Петергофа превращены в музеи. 18 мая 1918 года по залам Большого дворца прошла первая экскурсия рабочих. За первое лето работы музея его посетило более двух тысяч трудящихся. Вскоре в многочисленных корпусах, где прежде жили придворные и дворцовая челядь, стали открывать дома отдыха, санатории, детские учреждения; в парках появились детские площадки, читальни, эстрады.

В 1936 году Петергоф переподчинён Ленсовету.

С 23 сентября 1941 года по 19 января 1944 года город оккупирован германскими войсками. Линия фронта проходила на западной границе города по линии обороны Ораниенбаумского плацдарма. В результате военных действий город был почти полностью разрушен или сожжён. Наиболее сильно пострадал ансамбль Нижнего парка. Около 30 тысяч предметов живописи, декоративно-прикладного искусства и скульптуры из дворцовых коллекций было уничтожено или разграблено; фонтаны и водоводная система выведены из строя; 10 тысяч деревьев — более одной трети зелёного массива — вырублены.

В 1944 году Петергоф был переименован в Петродворец, так как немецкое название тяжело воспринималось на фоне разрушений, оставленных немецкой армией. В том же году началось восстановление города, его дворцово-паркового ансамбля и системы фонтанов. В работах принимали участие ленинградские архитекторы А. А. Оль, В. М. Савков, Е. В. Казанская, А. Э. Гессен, скульпторы В. Л. Симонов, И. В. Крестовский, Н. В. Дадыкин, И. И. Суворов, В. В. Элонен и другие, а также большой коллектив мастеров-реставраторов. 17 мая 1964 года, в день празднования 250-летия Петергофа, открылись двери первых воссозданных залов Большого дворца. Масштаб разрушений был столь велик, что не все объекты удалось восстановить. Так сильно пострадавшая в войну Нижняя дача была снесена в 1960-е из-за аварийности, ветшали Константиновский и Фермерский дворцы. В целом, облик довоенного города был сохранён, и началось новое строительство. На основных улицах появились небольшие двух - и трёхэтажные дома. Были реконструированы Привокзальная и Советская площади. Возродился завод точных технических камней (бывшая гранильная фабрика); с 1954 года завод, выпускавший ранее часовые камни, начинает производство наручных часов.

В 1960-х годах в Старом Петергофе началось строительство научно-учебный городок Ленинградского государственного университета. Первым был построен в 1971 году физический факультет университета. Затем был возведен главный корпус Научно-исследовательского института физики, куда в 1971—1975 годах переместились научно-исследовательские лаборатории и другие структурные подразделения факультета. Во второй половине 70-х годов в новый университетский комплекс переехали факультеты прикладной математики — процессов управления, математико-механический и химический. Новые корпуса получили институт математики и механики, астрономическая обсерватория и вычислительный центр, институт химии, институт вычислительной математики и процессов управления. Были также построены студенческие общежития, жилые дома для сотрудников университета. Сюда же переводится Военнное электротехническое училище имени А. А. Попова, ныне Военно-морской институт радиоэлектроники им. А. С. Попова (ВМИРЭ).

В 1960—1970-е годы началось массовое жилищное строительство в городе. Выросли новые кварталы с пяти-десятиэтажными домами, школами, торговыми центрами. Возле Английского парка, на бывшем Кадетском плацу, создан новый жилой массив с высотными зданиями.

26 ноября 1973 года Указом Президиума Верховного Совета СССР город Петродворец был награждён орденом «Знак Почета» за большой вклад трудящихся в восстановление и развитие дворцов, музеев и парков и в связи с 250-летием.