Возводить завод Петр поручил прибывшему из Москвы Якову Власову, одному из первых русских мастеров горнозаводского дела. Царь спешил, и строительство велось ускоренными темпами. На случай нападений шведов завод был обнесен земляным валом с бастионами и превращен в крепость. На речке Лососинке возвели плотины, построили доменные печи, литейный, молотовый и оружейный цеха. По обоим берегам расположились кузницы, мастерские, административные здания. В честь своего основателя завод получил название Петровский, а возникшее вокруг него заводское поселение – Петровская слобода.
Уже в декабре 1703 года Петровский завод выпустил свою первую пробную продукцию, а в следующем году начал работать на полную мощь. В 1714–1720 гг. со строительством новых производств он ежегодно выпускал около 200 пушек, до 8 тысяч ружей, 3 тысячи штыков, ядра и якоря.
Царь Петр часто приезжал на завод. Для него в Петровской слободе был построен деревянный путевой дворец, разбит сад и возведен собор Петра и Павла с высоким шпилем, на котором висел фонарь. В темные ночи он служил маяком для идущих по Онеге кораблей. Петр передал в новый собор иконы из своей походной церкви и лично изготовил для него паникадило. К 1716 году в Петровской слободе проживало около 3 тысяч человек и насчитывалось более 450 дворов и 150 «государевых строений». На левом берегу речки Лососинки жили купцы, горные инженеры, чиновники, офицеры Олонецкого батальона. На правом – рабочий люд.
После победы России в Северной войне потребность в пушках уменьшилась. На Петровском заводе стали выпускать чугунные ограды, гвозди, фонарные столбы, а в 1734 году он и вовсе закрылся. Только с началом Русско-турецкой войны и подписанием в 1772 году императрицей Екатериной II указа о строительстве нового чугунолитейного и пушечного завода жизнь в Петровской слободе закипела вновь. Новый завод стал называться Александровским, в честь приближающегося юбилея перенесения мощей святого князя Александра Невского в Петербург.
Закат на набережной Онежского озера
Строил Александровский завод горный инженер Аникита Сергеевич Ярцов, и уже через год на нем началась отливка новых пушек. Инспектировать продукцию завода приезжал Александр Васильевич Суворов, сам обошел все производства, осмотрел готовые пушки и в донесении Екатерине II отметил их высокое качество. Свое письмо императрице он закончил словами: «Петрозаводск знаменит!»
В 1777 году Петрозаводская слобода указом Екатерины II стала городом Петрозаводском. Его новый план спроектировал Аникита Ярцов. Центром города стала Круглая площадь (теперь площадь Ленина), от которой пятью лучами расходились главные улицы. Московский архитектор Елизвой Назаров построил на ней восемь административных зданий, где разместились службы Александровского завода, в том числе казенная квартира самого Ярцова.
В 1780-х годах Круглую площадь реконструировали по инициативе Гаврилы Романовича Державина, назначенного правителем вновь образованного Олонецкого наместничества. Здания на площади объединили в два полукруга. В 1858 году перед входом в одно из них, где располагались присутственные места, а теперь Министерство культуры Карелии, установили фигуры львов, отлитых на Александровском заводе. Художественное литье, освоенное мастерами завода, отличалось высоким качеством, и его по-прежнему можно увидеть на многих набережных, мостах и улицах Петербурга. Чугунные решетки Таврического и Аничкова дворцов, Александровского дворца в Царском Селе, Михайловского замка отлиты на Александровском заводе Петрозаводска.
В 1873 году в Петров день (29 июня по старому стилю) на Круглой площади с фейерверками, артиллерийским салютом, крестным ходом и парадом губернского батальона был открыт памятник Петру I работы скульптора Ивана Шредера. В одной руке царь держал указ об основании завода, а другой указывал в сторону его корпусов.
К середине XIX века на смену чугунным пушкам пришли нарезные орудия, что вместе с нехваткой металла не лучшим образом начало сказываться на Александровском заводе и на самом городе. Ссыльный поэт-декабрист Федор Глинка писал, что Петрозаводск «разве что по самозванству считается городом, да еще губернским». К началу XX века он и вовсе пришел в упадок. В 1914 году в нем проживало чуть более 16 тысяч человек.