Han fick en stroke för två veckor sedan och hans tillstånd förbättrades innan en plötslig försämring på tisdag.
Peres, som var en av de sista av en generation israeliska politiker närvarande vid den nya nationens födelse 1948, tjänade två gånger som landets premiärminister och en gång som president.
Han vann Nobels fredspris 1994 för sin roll att förhandla om fredsavtal med palestinierna ett år tidigare.
Han sade en gång att palestinierna var Israels "närmaste grannar" och att de kunde bli dess "närmaste vänner".
Dödsruna: Shimon Peres, israelisk grundare
Långt arv från Israels äldste statsman
Mr Peres dog på ett sjukhus nära Tel Aviv tidigt på onsdagen, med sin familj på sin säng.
Han hade varit på intensivvårdsavdelningen vid Sheba Medical Centre efter att ha drabbats av en allvarlig stroke den 13 september.
Israels premiärminister Benjamin Netanyahu uttryckte sin "djupa personliga sorg över den älskade nationens bortgång".
Under tiden kallade USA:s president Barack Obama Peres sin "kära vän" i ett uttalande, och sade: "Han vägleddes av en vision av den mänskliga värdigheten och framsteg som han visste att människor av god vilja kunde gå framåt tillsammans."
Peres delade Nobels fredspris med premiärminister Yitzhak Rabin, som senare mördades, och den palestinska ledaren Yasser Arafat.
I början av sin långa politiska karriär fick han ansvaret för personal- och vapenköp för Haganah, föregångaren till Israels försvarsmakter.
Han säkrade ett avtal med Frankrike för att förse den nya israeliska nationen med Mirage jetplan. Han inrättade också Israels hemliga kärntekniska anläggning.
Han var försvarsminister 1976, när palestinska kapare avledde ett plan från Israel till Entebbe i Uganda. Han övervakade den framgångsrika räddningen av mer än 100 gisslan.
När Peres en gång förespråkade judiska bosättningar på den ockuperade Västbanken, blev han senare en ledande politisk duva. Han talade ofta om behovet av kompromisser om territoriella krav i palestinska områden.
Han upprätthöll ett aktivt offentligt schema in i ålderdomen, främst genom sitt icke-statliga Peres-centrum för fred, som främjar närmare förbindelser mellan Israel och palestinierna.
År 2013 sade han: "Det finns inget alternativ till fred. Det finns ingen mening med att gå ut i krig."
Han gick i pension från sin roll som president 2014.
Den före detta israeliske premiärministern och presidenten, Shimon Peres, har avlidit i åldern 93 år.