Для защиты крепости с севера на правом берегу проходящего здесь пролива в 1706—1707 гг. было начато строительство укреплений — кронверка. В 50-х годах XIX в., когда во время Крымской войны английский флот грозил Петербургу, на территории кронверка для дополнительного усиления крепости и размещения боеприпасов было построено подковообразное здание арсенала.
Территорию, примыкавшую к кронверку, по требованиям военной науки нельзя было застраивать, чтобы неприятель не мог под прикрытием зданий приблизиться к стенам крепости. Так возник громадный пустырь, который не застраивался и позже, в соответствии с изданными в 1747 г. «Правилами построения деревянных домов в расстоянии 300 сажен от Петропавловской крепости». На месте этого пустыря был создан парк, открытый 30 августа 1845 г., в день празднования памяти Александра Невского, и названный в его честь Александровским.
Помимо земляных валов кронверка с установленными здесь 78 орудиями, Петропавловская крепость в начале своего существования имела еще одно прикрытие — артиллерийскую батарею, стоявшую на стрелке Васильевского острова. Обеспечению безопасности крепости и города со стороны моря (оно еще оставалось во власти шведского флота) служили также пушки на валах, окружавших Адмиралтейство, и еще одна далеко выдвинутая «фортеция».
Еще в октябре 1703 г., промерив фарватер Невы, Петр на шлюпке вышел в залив и, оценив стратегическое положение острова Котлин, решил неподалеку от него соорудить крепость, которая заперла бы шведскому флоту подход к новому городу по Финскому заливу. В феврале 1704 г. модель этого укрепления была передана Петром Меншикову для исполнения. Модель изображала пятигранную деревянную башню с конусообразным верхом и несколькими рядами амбразур для пушек. Меншикову было приказано на льду, на краю отмели у южного побережья острова Котлин, рубить из бревен ряжи, нагружая их камнями, чтобы ряжи эти, проломив лед, силой своей тяжести опустились на дно и служили основанием возвышающейся над водой башни.
К делу приступили немедля, и весной того же 1704 г. строительство нового узла обороны города было закончено. Крепость Кроншлот, как назвали эту башню, имела на вооружении 14 пушек. В нередких боевых схватках, срывавших шведские планы вторжения в город с моря, она поддерживалась огнем батареи из 60 пушек, установленной на острове Котлин (позже на нем началось сооружение крепости Кронштадт). Комендант крепости Кроншлот получил предписание Петра: «Содержать сию ситадель с божьею помощью, аще случится, хотя до последнего человека... При приближении к крепости нейтральных кораблей давать предупредительный выстрел, чтобы опустили паруса и бросили якорь; в случае неповиновения открывать огонь».
После возведения дополнительных укреплений, усиления флота за счет кораблей, построенных на Адмиралтейской верфи, и выхода русских войск в районе Нарвы на южное побережье Финского залива возникла возможность дальнейшего усиления Петропавловской крепости. В мае 1706 г. развернулись работы по замене земляных стен крепости мощными каменными сооружениями. Это строительство продолжалось около 35 лет. Над Невой на высоту почти 12 метров вознеслись новые, сложенные из кирпича, крепостные стены.
Начиная с 1736 г. с Нарышкинского бастиона ежедневно гремел пушечный выстрел, возвещавший населению города о наступлении полудня. Это было принято по предложению, внесенному в Академию наук академиком Делилем. Проектом предлагалось ровно в полдень по сигналу из обсерватории (она находилась напротив Адмиралтейства, в здании Академии наук, где размещалась также Кунсткамера) стрелять из пушки со стен Адмиралтейства, «чтобы дать каждому санктпетербургскому обывателю способ, как исправно заводить по солнцу стенные и карманные часы». В проект Делиля было внесено небольшое изменение — пушка стреляла не со стен Адмиралтейства, а с крепостного бастиона. Команда для выстрела сначала подавалась по часам колокольни Петропавловского собора, а с 1860-х гг. пушка стреляла по сигналу, передаваемому по кабелю непосредственно из Пулковской обсерватории. В конце 1938 г. передача сигналов точного времени по радио заменила этот обычай. Возобновилась пальба в 1957 г. Кроме того, стрельбой из пушки население извещалось о чрезвычайных происшествиях (наводнение, пожар и т. п.).
С годами стены крепости, ее внешний вид уже не гармонировали с прекрасными зданиями, построенными на берегах Невы во второй половине XVIII в. Решено было крепостные стены, обращенные к Неве на протяжении 700 метров, облицевать гранитом, и эта работа, придавшая крепости ее современный облик, была завершена в 1787 г.
Одетые камнем бастионы в 1790 г. были украшены круглыми будками для часовых, висящими на каменных консолях. Эти гранитные «фонарики» имитировали старинные угловые башни, которые позволяли защитникам осажденных крепостей вести огонь по врагу, пользуясь значительным сектором обстрела.
В 1797 г. за стенами Алексеевского равелина на месте ветхого деревянного тюремного здания построили новый каменный, треугольный в плане, одноэтажный «секретный» дом Алексеевского равелина, содержащий 21 камеру, кухню, квартиру смотрителя и баню. С этого времени крепость более чем на столетие превращается в тюрьму.
С конца XVIII в. вплоть до 1917 г. строительство крепости шло непрерывно, но работы не носили большого размаха и сводились главным образом к ремонту, который велся от случая к случаю, и застройке внутренней территории разными второстепенными домами. Военное значение крепости в начале XIX в. резко упало в связи с тем, что Финляндия по декларации 1808 г. была объявлена русской провинцией и граница передвинулась далеко на север и северо-запад.
* * *
Строительство Петропавловского собора началось летом 1712 г. по проекту и под руководством Доменико Трезини. В это время Петербург становился столицей русского государства, и в центре крепости уже нельзя было сохранять старое, обветшавшее здание деревянной церкви. Стены собора возводились вокруг старой церкви. Она оказалась как бы под каменным колпаком и была разобрана лишь в 1719 г., когда приступили к сооружению сводов и потолка собора.
В соответствии с указанием Петра, собор строился наподобие так называемой Меншиковой башни, сооруженной в Москве в 1705—1707 гг.
Колокольня и основной корпус собора возводились не одновременно. Прежде всего была построена колокольня. Такая очередность была продиктована не стремлением Петра к скорейшему декоративному убранству столицы, а совершенно правильным техническим расчетом — надо было выждать естественного оседания колоссальной массы колокольни и лишь потом соединять с ней стены собора, иначе в местах соединения стен собора с колокольней неминуемо появились бы трещины. Поэтому Петр в 1715 г. отдал распоряжение: «На колокольне, которая в городе, как возможно скорее отделать... а церковь делать исподволь».
Колокольню в основном закончили уже в апреле 1720 г. Каркас шпиля был еще обнажен (золочение медных листов для него велось в самой крепости с 1719 г.), но в августе 1720 г. Петр со своими сподвижниками уже любовался с высоты панорамой быстро растущего города.
Строительство собора затянулось, долгое время шли работы по его внутреннему убранству. Датой окончания строительных работ по сооружению собора принято считать 29 июня 1733 г.
Шпиль колокольни Петропавловского собора, высоко и гордо поднятый над Невой, призван был символизировать выход России к просторам Балтийского моря. Вместе с тем он играл важную роль в украшении и обогащении силуэта города.
Каркас шпиля в 1723 г. был покрыт позолоченными листами и тогда же на вершине колокольни собора установили часы «с курантами в 35 колоколов», купленные в Голландии за 45 тысяч рублей. Так как шпиль не имел громоотвода (последний был установлен лишь в 1778 г.), от ударов молнии в колокольню часто возникали пожары (1736, 1748, 1756 гг. и т. д ) Одним из таких пожаров в 1756 г. были сожжены шпиль собора и драгоценные часы с курантами. Взамен их в Голландии были заказаны новые часы; их доставили в Петербург в 1761 г., но пустили в ход только в конце 1779 г. Куранты отбивали четверть часа, полчаса, час, после чего вызванивали мелодию «Коль славен», а в полдень и в полночь — «Боже, царя храни». В советское время они исполняли «Интернационал», после реставрации 1952 г. — гимн Советского Союза (в 6, 12, 18 и 24 часа), а ныне играют «Гимн великому городу» композитора Р. Глиэра.