Крепость была заложена в русле реки Невы, на Заячьем острове 27 мая 1703 г. по распоряжению Петра I и по его плану. Эта дата считается днём рождения Петербурга. До 1914 г. официальное название крепости было Санкт-Петербургская, в 1914-1917 гг. – Петроградская. После 1917 г. как официальное утвердилось название возникшее в XIX в., – Петропавловская.

Крепость строили очень быстро, за строительством наблюдали лично Пётр I и его ближайшие помощники. Как военное укрепление она представляла собой неправильный шестиугольник, в углах которого расположены шесть бастионов. Сначала укрепления были земляными, в 1706-1740 гг. заменены каменными, в 1779-1786 гг. стены крепости со стороны Невы облицованы гранитными блоками. В восточной стене были сделаны в виде триумфальной арки парадные Петровские ворота, в западной стене – Васильевские, в северной – Никольские и Невские ворота. В начале XVIII в. в двенадцать часов дня со стен крепости производился сигнальный выстрел пушки. В 1957 г. эта традиция была восстановлена.

В XVIII в. в крепости были построены дополнительные укрепления стен – Иоанновский и Алексеевский равелины. Со второй половины XVIII в. здесь находилась тюрьма для политических заключенных, и крепость приобрела мрачную славу русской «Бастилии». В 1796-1797 гг. в Алексеевском равелине построена каменная одноэтажная тюрьма на 20 одиночных камер – «Секретный дом», где были жесточайшие условия содержания арестантов. Здесь отбывали наказание декабристы, народники, Н.Г. Чернышевский, который в Алексеевском равелине написал роман «Что делать?». Тюрьма была упразднена в 1884 г.

Петропавловская крепость – один из символов Петербурга. Золотой шпиль Петропавловского собора – вертикаль, организующая архитектурный образ северной столицы.

В 1712-1733 гг. на месте деревянной церкви Петра и Павла, находившейся в крепости, был сооружен Петропавловский собор (архитектор Д. Трезини). Доминанта собора – высокая многоярусная колокольня с золотым шпилем и с флюгером в виде летящего ангела. Начиная с середины XVIII в. собор стал царской усыпальницей – местом захоронения русских императоров. В 1720-х гг. на колокольне собора были установлены часы с курантами, отбивающими каждую четверть часа. После Октябрьской революции 1917 г. собор был закрыт, в 1923-1924 гг. в нем находился музей. С 1993 г. Петропавловская крепость получила статус историко-культурного заповедника и Государственного музея истории Санкт-Петербурга. В 1998 г. в Петропавловском соборе были захоронены останки последнего российского императора Николая II, его семьи и ближайшего окружения.

Разговорное наименование крепости – Петропавловка.