Казематы были невелики по размерам. У декабриста В. П. Зубкова — 6 шагов в длину, 5 шагов в ширину; у декабриста А. П. Беляева — 4 шага в длину.
В период заключения декабристов казематов не хватало. В гарнизонных казармах крепости были построены клетушки из бревен, и таким образом общие солдатские казармы превратились в камеры одиночного заключения.
Все казематы были сырые, холодные, мрачные.
Декабрист Н. В. Басаргин, находившийся в одном из казематов Кронверкской куртины, рассказывал, что со стен текло, а темнота и теснота не позволяли ему делать какие-либо движения. Когда у него началось кровохарканье, его перевели в другой конец куртины, «в каземат более просторный, но зато столь темный, что, пришедши туда, — вспоминал он, — я долго не мог различить предметы, в нем находящиеся, пока глаза мои не освоились с мраком».
В некоторых казематах даже днем горели ночники. Декабрист М. С. Лунин писал, что он не мог спать «от тяжелого воздуха в каземате, от насекомых и от удушливой копоти ночника».
В каземате декабриста А. С. Гангеблова «низкий свод… был обвешан паутиной и населен множеством тараканов, стоножек, мокриц и других… гадов…».
Ничто не изменилось в устройстве казематов и условиях содержания узников ни в 40-е годы XIX века, когда в них были заключены петрашевцы, ни в 60-е годы, когда их сменила студенческая молодежь.
Один из петрашевцев, П. А. Кузьмин, так описывает каземат Никольской куртины, в котором он находился: «Каземат № 4 состоял из большой комнаты в два окна, проделанные в стене почти саженной толщины; амбразуры окон в середине своей глубины имели железные решетки из дюймовых брусков и двойные рамы с мелким переплетом, замазанным грязно-белою краскою до половины верхних клеток, остальная часть была матовая от нечистоты; в одной из верхних клеток одного окна сделана форточка. Посредине комнаты деревянные кровать и стол и табурет, в углу деревянный ящик. Толстая дверь, отворяющаяся внутрь номера, покрыта листовым железом, окаймлена и перекрещена по диагонали железом; в середине двери небольшое четырехугольное окошечко, со стеклом, завешанным со стороны коридора грязною тряпкою».
Как и у декабристов, казематы освещались плошками с маслом. Питание было скудным.
За все время от ареста до высылки, то есть за восемь месяцев, Кузьмин ни разу не мог помыться, и тело его покрылось «черно-грязной корой вроде шелухи».
Самым страшным в режиме было одиночное заключение. Декабрист В. П. Зубков говорил: «Изобретатели виселицы и обезглавливания — благодетели человечества; придумавший одиночное заключение — подлый негодяй; это наказание не телесное, но духовное. Тот, кто не сидел в одиночном заключении, не может представить себе, что это такое».
Тяжесть одиночного заключения усугублялась тем, что узники лишены были свиданий с родными и близкими. В редких случаях разрешения на них давались только самим царем, и о каждом состоявшемся свидании комендант крепости особым рапортом сообщал ему же. Свидания происходили в Комендантском доме в присутствии тюремщиков.
Пребывание в сырых и холодных казематах подрывало здоровье заключенных, а строгая изоляция, одиночество приводили к тяжелым нравственным страданиям, к расстройству нервной системы.
Во второй половине XVIII века на территории Алексеевского равелина было выстроено деревянное тюремное здание. В царствование Павла I, в 1796―1797 годах, вместо него появилось новое — каменное. Павел I приказал: «Для содержащихся под стражею по делам, до тайной экспедиции относящимся, изготовить дом с удобностью для содержания в крепости». Это новое здание и было известно как Секретный дом Алексеевского равелина.
О заключении в эту тюрьму оповещался ограниченный круг людей.
Арестант Секретного дома значился по номеру камеры, в которой он содержался. Узниками этой тюрьмы были декабристы, петрашевцы, революционеры-демократы 60-х годов, народовольцы.
Из декабристов в Секретном доме содержались И. Д. Якушкин, А. И. Одоевский, братья Бестужевы, С. П. Трубецкой, И. И. Пущин, а также руководители восстания К. Ф. Рылеев, П. И. Пестель, С. И. Муравьев-Апостол.
В 1849 году в Секретный дом заключили 13 человек из кружка Буташевича-Петрашевского: самого М. В. Буташевича-Петрашевского, А. П. Баласогло, С. Ф. Дурова, П. А. Кузьмина, Ф. Г. Толя и других.
Восемь месяцев по делу Буташевича-Петрашевского здесь находился писатель Ф. М. Достоевский.
678 дней, с 7 июля 1862 года по 20 мая 1864 года, пробыл в Секретном доме Н. Г. Чернышевский.