Po upadku powstania Belweder wraz z Łazienkami pełnił funkcję rezydencji carskiej. W jednej z sal pałacu urządzono kaplicę prawosławną. Na lato do Belwederu przenosił się wraz z rodziną namiestnik Królestwa Polskiego Iwan Paskiewicz. W 1849 w pałacu zmarł przebywający w Warszawie wielki książę Michał Romanow.
W czasie I wojny światowej, w latach 1915–1918, w pałacu mieszkał generał-gubernator warszawski Hans Hartwig von Beseler (rezydował na Zamku Królewskim).
Lata 1918–1944 Pałac był od 29 listopada 1918 do 13 grudnia 1922 siedzibą Naczelnika Państwa Józefa Piłsudskiego, a po 14 grudnia siedzibą prezydentów Gabriela Narutowicza i Stanisława Wojciechowskiego.
Podczas przewrotu majowego, 12 maja 1926, wskutek zagrożenia przez oddziały wierne Józefowi Piłsudskiemu posuwające się od strony placu Zamkowego na południe, na wniosek prezydenta Stanisława Wojciechowskiego do Belwederu z pałacu Namiestnikowskiego przeniósł się rząd Wincentego Witosa. Taką samą decyzję podjął Sztab Generalny i dowództwo obrony Warszawy. Z oddziałów wiernych rządowi utworzono tzw. grupę belwederską, dowodzoną przez gen. Mariana Kukiela, wzmocnioną 10 Pułkiem Piechoty z Łowicza. 14 maja rozpoczął się atak wojsk Piłsudskiego na Belweder i lotnisko mokotowskie. W wyniku ostrzału artyleryjskiego dwa pociski trafiły w pałac. Ok. godz.