В самой крепости также шло интенсивное строительство. К 1733 году было закончено сооружение и отделка каменного Петропавловского собора. К концу 1740-х годов перед его южным фасадом сформировалась официальная площадь, ограниченная с запада Обер-комендантским домом, с востока - Инженерным домом и с юга - зданием гауптвахты. В те же годы на северном берегу канала строится одноэтажное здание тайной канцелярии, а в 50-е в северо-западной части крепости - одноэтажные Обер-офицерский и Плац-майорский дома.
Почти с первых лет существования Петропавловская крепость была не только местом нахождения гарнизона, но использовалась и как тюрьма. В сентябре 1717 года в казематы крепости были брошены 22 мятежных матроса и младших морских чина с корабля «Ревель». В 1718 году в Трубецкой бастион был заключен сын Петра I - Алексей, на которого опирались реакционные силы, сопротивлявшиеся преобразованиям Петра I. В августе 1725 года в крепость был заточен Иван Тихонович Посошков - один из образованнейших людей России начала XVIII века, первый русский экономист, автор «Книги о скудости и богатстве».
Были и другие заключенные на всем протяжении XVIII века.
В середине XVIII века на территории Алексеевского равелина была построена секретная тюрьма - одноэтажное деревянное здание.
„Одеты камнем при Екатерине II"
В 1770-х годах в крепости снова развернулись огромные строительные работы. В 1779 году был издан указ облицевать натуральным камнем стены крепости, обращенные к Неве. Это было связано с общими градостроительными работами того времени в Петербурге.
В годы царствования Екатерины II архитектурным замыслам обычно придавался грандиозный размах. Это касалось и проекта Кремлевского дворца в Москве, задуманного великим русским зодчим В. И. Баженовым, и инженерно-строительных мероприятий в Петербурге - постройки мостов через Фонтанку, облицовки камнем берегов Невы. Строительная деятельность в России, и особенно в Петербурге, должна была демонстрировать могущество российского самодержавия, величие и престиж государства.
Кирпичные, местами выветрившиеся стены крепости, обращенные на Неву, не гармонировали с великолепным гранитным обрамлением реки. Характер строительства в столице требовал благоустроить и стены крепости, обращенные к парадной части города, к дворцовой набережной.
Облицовка стен началась в том же 1779 году на Екатерининском бастионе - среднем, обращенном к Неве. Руководил работами военный инженер И. А. Ганнибал. Тяжелые и трудоемкие работы по облицовке стен затянулись и были окончены лишь в 1786 году. В это же время Невская куртина украсилась гранитной пристанью и монументальными Невскими воротами с мощным портиком.
