Заложена Петром I в 1703 г. по его собственному чертежу в соответствии с фортификационной системой С. Вобана. С 1706 г. Д. Трезини начал сооружение кирпичной крепости по прежнему контуру, имеющему форму вытянутого шестиугольника с бастионами по углам. Строительство всех укреплений было завершено в первой половине XVIII в.

       Для парадного въезда в крепость с восточной стороны Д. Трезини были сооружены Петровские ворота, сначала деревянные (1708), а затем каменные (1717-1718). Ворота носят характер триумфальной арки с одним проездом. Поверхность фасадной стены обработана рустами. Над аркой проезда со стороны города расположен рельеф "Низвержение Симона-волхва апостолом Петром" (1708) работы К. Оснера. По сторонам проезда в нишах скульптуры, приписываемые Н. Пино: богиня войны Беллона слева и богиня мудрости Минерва справа (1720-е гг.). В 1730е гг. перед восточными стенами крепости было возведено дополнительное укрепление Иоанновский равелин с воротами.

       Строитель Иоанновских ворот Дж. Трезини решил их более сдержанно: рустованные пилоны проездной арки расчленены сдвоенными рустованными же пилястрами, несущими антаблемент с фронтоном. На территории крепости сохранилось несколько построек 1740х гг.: Оберкомендантский дом (1743-1746), Инженерный дом (1748-1749). В облике этих невысоких протяженных зданий, украшенных скупым барочным декором, сохраняются традиции зодчества Петровской эпохи.

       В центре внутреннего двора крепости высится Петропавловский собор, сооруженный по проекту Д. Трезини (1712-1733).

       В близком соседстве со зданием Петропавловского собора в 1762-1766 гг. по проекту А.Ф. Виста был сооружен одноэтажный небольшой павильон Ботный дом, предназначенный для хранения "дедушки русского флота" ботика Петра I. В архитектуре его сказались черты перехода от барокко к классицизму. Строгие дорические портики отмечают восточный и западный фасад, дорические пилястры членят стены с высокими прямоугольными окнами, обрамленными арочными наличниками. Сложная по рисунку крыша с переломом увенчана деревянной статуей женщины с веслом аллегорией навигации (первоначальная статуя не сохранилась, нынешняя исполнена Д. И. Иенсеном в 1891 г.).

       Крепостные стены со стороны Невы в 1770-1780х гг. были облицованы гранитом, а ворота, выходящие на Неву, сооруженные в 1730х гг., были перестроены Н. А. Львовым в 1784-1787 гг. Монументальный облик Невских ворот достигнут лаконичными средствами. Пары дорических колонн по сторонам арочного проема объединены у основания двумя мощными гранитными блоками. Строгий фронтон венчает композицию. Казематы и бастионы Петропавловской крепости в годы царского режима использовались как тюрьма для государственных преступников.