Das in den Jahren 1865 bis 1869 von Gottfried Semper (1803–79) erbaute Winterthurer Stadthaus zählt zu den herausragendsten Werken des Historismus und ist zusammen mit der Semper-Oper in Dresden sowie dem ETH-Hauptgebäude in Zürich einer der wichtigsten Bauten des grossen Architekten. 1930 wurde das Gebäude durch den Architekten Leberecht Völki um zwei Fensterachsen verlängert. Das neue Gebäude sollte präsentieren und sich aber auch einfügen in die Nachbarschaft der anliegenden Gebäude des Knabenmuseums (heute Museum Oskar Reinhart am Stadtgarten) und des Altstadt-Schulhauses. So wurde das monumentale Sandsteingebäude mit der gewaltigen Freitreppe im klassizistischen Stil erbaut. Am 30. Oktober 1870 fand die erste Bürgerversammlung im Gemeindesaal (heute Konzertsaal) statt.
Im historischen Verwaltungsgebäude befanden sich bis 2015 die Büros des Stadtpräsidenten, der Vorsteherinnen der Departement „Finanzen“ und „Sicherheit und Umwelt“ sowie die Stadtkanzlei und das Stadtarchiv. Nach dem Umzug in den Superblock sind noch das Stadtarchiv und kleinere Verwaltungseinheiten im altehrwürdigen Haus untergebracht. Im ehemaligen Bürgersaal, heute Konzertsaal, finden die regelmässigen und traditionellen Konzerte des Stadtorchesters statt. Das Gebäude war ursprünglich mit Giebelfiguren geschmückt gewesen. Über den Südgiebel setzt Semper eine Vitodura genannte antike Nemesis, die mit der Mauerkrone auf dem Haupt als Göttin der Gerechtigkeit und Schutzherrin der Stadt gekennzeichnet ist. Ihr Pendant über dem Nordgiebel ist eine Statue der Pallas Athene, der Göttin der Weisheit. Flankiert werden beide Figuren von Eck-Akroterien in der Gestalt von Greifen (geflügelten Löwen), die Weisheit und Gerechtigkeit beschützen. Die Vitodura wurde 1868 nach einem Modell von Bildhauer Robert Dorer aus Baden durch Ludwig Keiser aus Zürich ausgeführt.
Dieser realisiert nach den Entwürfen von Sempers Sohn Manfred auch die Greifen. Die Pallas Athene stammt aus der Werkstatt des Schaffhauser Bildhauers Johann Jakob Oechslin, der dafür einen Gipsabguss der Athena Giustiniani aus der päpstlichen Sammlung im Vatikan kopierte. Alle sechs Figuren wurden 1869 kurz vor Vollendung des Bauwerks aufgestellt. Der verwendete Schleitheimer Sandstein erwies sich in der wetterexponierten Situation allerdings als ungeeignetes Material. 1914 wurde der Beschluss gefasst, die Figuren in Kunststein vollständig neu zu erstellen, ein Vorhaben, das insbesondere Kunstvereinspräsident und Architekt Robert Rittmeyer in einem Gutachten forderte.
1915 wurden die Figuren aus Sicherheitsgründen entfernt und bei der umstrittenen Erweiterung des Stadthauses 1932–34 aufgrund finanzieller Überlegungen nicht mehr ersetzt. 1989 bekommt der Winterthurer Architekt Johann Frei den Auftrag, ein Projekt für die Sanierung der stark schadhaften Stadthausfassade zu erstellen. Von 2003 bis 2007 werden diese anspruchsvollen Restaurierungs-Arbeiten für 10 Millionen Franken ausgeführt. Die Stadt wollte aus finanziellen Gründen von der Neuerstellung der Giebelfiguren nichts wissen. Architekt Frei wollte das Stadthaus aber unbedingt wieder mit diesem Schmuck versehen und ergriff dazu die Eigeninitiative. Er gründete den "Förderverein Semper Stadthaus Winterthur", dem schliesslich 230 Mitglieder angehörten. Am 23. Oktober 2005 wird die von zwei Greifen bewachte 2,65 Meter grosse Vitodura dank der Initiative des Fördervereins Semper-Stadthaus Winterthur, mit Spendengeldern finanziert, wieder auf dem Südgiebel errichtet. Das neue Wahrzeichen der Stadt ist aus dem solidem Bollinger Sandstein vom oberen Zürichsee gefertigt und durch den Winterthurer Bildhauer Gregor Frehner ausgeführt. Auch die Figuren auf der Nordseite wurden wieder aufgestellt. Unter der Leitung von Gregor Frehner erarbeiteten die Steinbildhauer Urs Eggenberger und Aldo Ledergerber die Pallas Athene, die Göttin der Weisheit, aus Sandstein und die dazu gehörenden Greife. Zum Abschluss der Erneuerungsarbeiten werden am 11. August 2007 die Nachbildungen der Göttin Pallas Athene sowie zwei Greifen an ihrem angestammten Platz auf dem Nordgibel wieder einnehmen.
