В 1721 году долина Невы на основании Ништадтского мирного договора стала частью Российской империи. Этой местностью ранее владели шведы. В 1703 году в её границах в устье реки основали город и назвали Санкт-Петербург. Первым его сооружением стала Петропавловская крепость, которую заложили на Заячьем острове. Её орудия должны были обеспечить безопасность фарватеров Невы и Большой Невки.
По указу Петра I зажиточные люди и приближённые царя получили участки под застройку зданий установленных размеров. Первоначально строительство велось на Городском острове. Вскоре на нём появились Троицкий храм, Гостиный двор, несколько ремесленных слобод, служебные строения, воинские казармы.
В 1705 году открылась Адмиралтейская верфь на левобережье Невы. Позднее на этой же стороне реки появились Галерная верфь, Летний и Зимний дворцы царя, позднее госпиталь. В 1712 году был разработан генеральный проект города. Приступили к освоению Васильевского острова и Выборгской стороны. Начали строить пригородные дворцы, в частности Екатерингоф, Петергоф, Ораниенбаум.
Когда в 1713 году в Санкт-Петербург перевели Сенат, город получил статус столицы Российской империи. Спустя 5 лет открылась инженерная школа. В 1724 году стал работать Монетный двор, переведённый из Москвы. Через год появились Литейный и Смольный дворы, пильные водяные мельницы. Заработали восковой, кирпичный, оружейный, кожевенный заводы. Позднее открылось ещё ряд фабрик.
Осенью 1824 года в результате разлива реки город затопило. Это было самое крупное наводнение за всё время его существования. Был нанесён огромный ущерб в десятки миллионов рублей. К началу второй половины 19 столетия завершилось строительство и благоустройство Александринской, Дворцовой, Михайловской, Сенатской площадей. Были архитектурно оформлены Стрелки Васильевского острова.
В 1875 году насчитывалось 25 банков, работало свыше 500 предприятий. На окраине выпускали продукцию Обуховский, Путиловский, Балтийский крупные предприятия. На Выборгской стороне появилось много жилых и промышленных районов. В центре города действовало множество доходных домов. На Гутаевском острове начал работать морской порт. Открылся Морской канал протяжённостью 32 километра. Функционировала телефонная станция, на заводе Эриксона выпускали телефонные аппараты. В 1907 году запустили трамвайную электрическую линию. К тому времени было открыто более 20 высших учебных заведений. В 1914 году по указу Николая II город переименовали в Петроград.