В 1347 году шведский король Магнус завладел крепостью на Ореховом острове. Орешек стал называться Нотебургом (Ореховый город).
В 1349 году русские войска штурмом отвоевали крепость, взяв около 800 шведов в плен. Подписанный в Юрьеве (Тарту) договор закрепил отказ Швеции от притязаний на Орешек.
Для усиления оборонной мощи Орешка деревянные крепостные стены заменили каменными. В 1353 году здесь выросли каменные башни, объединенные стеной, о чем в летописи было отмечено: «заложили город Орехов камен». В 1410 году посад Орешка, возникший при крепости, тоже был обнесен каменной стеной.
Но остров, занимавший столь важную ключевую позицию у выхода из Ладожского озера, все время привлекал внимание шведов. Так, в 1611 году шведы осадили Орешек большими силами. Русские самоотверженно защищались, и крепость сдалась только тогда, когда в живых остались лишь два солдата, которые были выпущены из крепости со всеми воинскими почестями. Заключенный после этого Столбовский мир почти на 100 лет оставил Орешек в руках шведов.
Укрепив южные границы России, Петр I в 1700 году направил свои войска на север, чтобы отобрать у шведов исконно русские земли. В 1702 году Петр осадил Нотебург. Шведские войска, стоявшие в самом городе, сдались без боя, но крепость была взята штурмом после отчаянной обороны осажденных.
Шведский крепостной гарнизон насчитывал около 400 человек и 150 орудий. Чтобы лишить шЕедов помощи извне, тысячный отряд гвардейских солдат Петра на нескольких судах переправился на правый берег Невы и занял находившийся там шведский редут. Для полной осады крепости нужно было провести русские суда из Ладоги в Неву, но вход в нее охранялся крепостной батареей. Тогда Петр приказал переправить 50 судов из озера в реку волоком. Через лес была проложена просека, по которой протащили суда и спустили их на воду у небольшого острозка ниже крепости.
К коменданту крепости подполковнику Шлиппен-баху был послан барабанщик с предложением о сдаче на выгодных условиях, без кровопролития. Шлиппен-бах потребовал четырехдневный срок, чтобы получить разрешение на сдачу от своего командующего, находившегося в Нарве. Шведы хотели выиграть время, и Петр приказал ответить на это орудийным огнем. Для решительного штурма были вызваны добровольцы, которые на судах под картечным огнем шведов направились к крепости.
Первый приступ русских был отбит, и Петр прислал гонца к князю М. М. Голицыну, командовавшему штурмом, с повелением отступить. Но Голицын принял отчаянное решение: чтобы отрезать пути к отступлению, он отослал назад суда, на которых русские переправились на остров. Больше суток длился штурм крепости. Наконец шведы сдались. Это было 11 октября 1702 года.
О взятии Орешка Петр говорил: «Правда, что зело жесток сей орех был, однако ж, слава богу, счастливо разгрызен». Город был переименован в Шлиссельбург.
Взятие Орешка имело решающее значение в Северной войне и послужило основой для дальнейших военных действий по освобождению северных русских земель.
Бурная военная история Орешка в XVIII веке сменилась трагической хроникой двух столетий, когда Шлиссельбургская крепость стала местом заточения не угодных царизму людей. За все время существования «Государевой тюрьмы» из нее не удалось совершить ни одного побега. Узников охраняли не только часовые, но и высокие стены, за которыми беглеца встречало быстрое течение Невы, почти непреодолимое для пловца.
Еще при Екатерине II крепость стала местом заточения представителей русской передовой общественной мысли. В конце XVIII века узником Шлиссельбурга оказался один из крупных деятелей русской культуры Николай Иванович Новиков - выдающийся просветитель, издатель нескольких сатирических журналов, направленных против крепостного права. Он пробыл в заточении 4 года и возвратился в свое имение дряхлым, сгорбленным стариком. Та же судьба постигла и писателя Федора Кречетова, осужденного за принадлежность к тайному обществу. Среди узников крепости был и вождь башкирского народа Батырша, убитый при попытке бежать из нее.
В 1798 году рядом со Светличной башней, где содержались узники Шлиссельбурга, было построено новое каменное здание, широко известное впоследствии как Старая тюрьма. Сюда были заточены участники восстания Семеновского полка, предшествовавшего восстанию декабристов.
После поражения декабрьского восстания 1825 года в Шлиссельбургскую крепость были заключены несколько членов тайного Северного общества. Ее узниками были братья Бестужевы, И. И. Пущин и В. К. Кюхельбекер. В 1830 году в крепость был доставлен деятель польского национального движения Валериан Лукасиньский. Его содержали в подземном этаже Северной башни как особо опасного государственного преступника. Лукасиньский умер в крепости после 37 лет заточения.