Собор соединен крытой галереей с Великокняжеской усыпальницей. Она была построена в 1906 году по проекту архитекторов Давида Гримма, Антония Томишко (оба умерли в процессе проектирования) и Леонтия Бенуа. Предполагалось, что императоров и в дальнейшем будут хоронить в соборе, а великих князей, их супруг и потомство - здесь. Для этого под полом было устроено сразу 60 склепов глубиной в 2 метра 20 сантиметров каждый. К 1917 году в усыпальнице было тринадцать захоронений, часть которых перенесли из собора. Гробницы расположены тремя группами: по левую сторону алтаря - захоронения Константиновичей (потомков брата Александра II, великого князя Константина Николаевича и их жен) и великой княгини Александры Николаевны (дочери Николая I). По правую сторону алтаря - братья Александра III, Алексей и Владимир Александровичи, и дети Владимира Александровича - Александр и Кирилл Владимировичи (прах последнего вместе с прахом его супруги Виктории Федоровны перенесены в усыпальницу в 1995 году). Слева от входа - захоронение семьи герцогов Лихтенбергских. Этот род восходит к браку дочери Николая I Марии и герцога Максимилиана - сына пасынка Наполеона Евгения Богарне.
Соборная площадь
Парадный дворик с западной стороны Великокняжеской усыпальницы отделяется от Соборной площади решеткой, выполненной Леонтием Бенуа по образцу ограды Летнего сада. На Соборную площадь выходят фасад Петропавловского собора, Комендантский дом и Монетный двор. Почти в центре площади находится Ботный домик. Ходить по площади необычайно неудобно, так как она вымощена булыжниками. С другой стороны, именно поэтому здесь снимали множество исторических фильмов.
Ботный домик построен архитектором Вистом в начале екатерининского царствования специально для "дедушки русского флота" - пресловутого ботика, в свое время подаренного англичанами царю Алексею Михайловичу. На нем Петр I любознательным подростком учился искусству навигации на Яузе. В 1722 году ботик был торжественно перевезен в Петербург, а еще через год была устроена специальная церемония: ботик прошел вдоль строя победоносного балтийского флота, причем на веслах были российские адмиралы, а у руля стоял сам Петр. С 1723 года ботик хранился в крепости, откуда его вывозили для участия в торжественных церемониях. Сейчас ботик находится в Военно-морском музее, а в построенном для него павильоне установлен макет и устроен официальный сувенирный магазин Музея истории города. Архитектура Ботного домика - на грани елизаветинского барокко и раннего классицизма. От барокко - крыша с переломом, круглые окна-люкарны и статуя Навигации на крыше, а от классицизма - портики тосканского ордера.
Южную сторону площади занимает Комендантский дом. Это двухэтажное здание сооружено в 1746 году военным инженером де Марином. На втором этаже находилась служебная квартира коменданта крепости, на первом - его канцелярия. Обязанности у коменданта были в основном военно-хозяйственные. В частности - охрана Петропавловки, остававшейся ключевым пунктом и в случае внутреннего мятежа. На коменданта возлагалась и забота о множестве учреждений, находившихся в крепости: в разное время здесь размещались арсенал, главное казначейство, палата мер и весов, монетный двор, гарнизонная гауптвахта, пороховой погреб, тайная канцелярия, работный дом, квартировали и воинские части. Но главное, с начала XVIII века крепость все больше становится русской Бастилией - замком в центре столицы, где содержатся политические заключенные. Первейшей обязанностью коменданта становится надзор за здешними тюрьмами. В Комендантском доме происходили следствие и суд по делу декабристов. Один из них, полковник Булатов, покончил здесь жизнь самоубийством, разбив голову о стену своей комнаты. Здесь же шло следствие по делу петрашевцев и допрашивали Федора Достоевского, а позже - террористов 1870-1880-х годов. С 1975 года в Комендантском доме - музей, посвященный дореволюционной истории Петербурга.
Всю восточную сторону Соборной площади занимает фасад Монетного двора. Изготовление денег требует секретности, и чеканка монет была перенесена в крепость еще при Петре Великом. С екатерининского времени все золотые монеты, а также серебряные рубли и полтинники чеканились только на петербургском Монетном дворе. Нынешнее здание завода построил Антонио делла Порта. Это полудворец-полукрепость в духе французского классицизма. Здесь и сейчас чеканят российскую монету, делают ордена и медали.