Начало образованию так называемой Петрозаводской слободы положил оружейный завод, заложенный в 1703 году по указу Петра I рядом с устьем реки Лососинки на берегу Онежского озера. Распорядителем строительства Пётр I назначил генерал-губернатора Санкт-Петербурга князя Александра Меншикова.
Закладка казённого завода, названного изначально Шуйским, произошла 1 сентября 1703 года, место нового производства было выбрано в 1702 году специальной экспедицией, которая была отправлена «для прииску руд» в Олонецком уезде.
Возводил завод московский мастер горнозаводского дела Яков Власов (Власьев). Территорию Шуйского завода обнесли земляным валом, на котором расположили пушки. Шесть батарей обслуживались специальным заводским гарнизоном. Так завод был превращён в крепость, которая могла постоять за себя в случае нападения шведов.
В декабре 1703 года завод выпустил пробную продукцию, с начала 1704 года четыре доменные печи заработали на полную мощность, была построена пристань для отгрузки пушек с ядрами на Олонецкую верфь. Вскоре оружейный завод стал крупнейшим предприятием Русского Царства.
На заводе не раз лично бывал царь Пётр I. Для него здесь построили двухэтажный деревянный дворец, пруд, походную церковь. Вокруг двора разбили сад, рядом была сооружена церковь Петра и Павла, увенчанная высоким шпилем.
С началом строительства вокруг завода возникло поселение. Жители слободы — тульские и уральские мастеровые, командированные на завод для организации производства оружия, и из местных приписных крестьян. Ежедневно на заводе работало до 800 человек. Спрос на рабочую силу всё время возрастал, население слободы увеличивалось с каждым годом. К 1717 году здесь проживало уже 3000 человек.
В 1725 году около входных ворот Зарецкого кладбища был установлен большой деревянный восьмиконечный крест, который сохранился до наших дней.
В 1721 году Северная война завершилась полной победой антишведской коалиции, границы России расширились за счёт присоединения части шведских территории, потребность в пушках и снарядах уменьшилась. Много мастеров с Петровского завода убыло в Екатеринбург, а сам завод перешёл на производство жести, гвоздей, фонтанных труб, проволоки, чугунных оград, деталей мостов для строящегося Петербурга, якорей для Балтийского флота. В 1734 году основное производство было закрыто. На несколько десятилетий жизнь в Петровском Заводе затихла.
Начавшаяся война с Турцией потребовала возобновления производства корабельных и крепостных орудий.
В сентябре 1772 года императрица Екатерина II подписала указ о строительстве нового пушечно-литейного завода, названного Александровским. В мае 1773 года состоялась закладка фундамента, а 12 июля 1774 года опробована первая пушка. Во время строительства завод называли Новопетровским, Екатерина II приказала назвать завод Александровским — по высочайшему повелению от 25 июня 1774 г. (6 июля 1774 года по Новому стилю).
Руководитель строительства Александровского завода — начальник Олонецких горных заводов бергмейстер Аникита Ярцов лично распланировал и начал застройку центра слободы. Аникита Ярцов спроектировал будущему городу центр — Циркульную площадь и главные улицы.
На Александровском заводе было налажено художественное литьё (по заказам из Санкт-Петербурга) и художественная обработка металла.
В 1776 году поселение вошло в состав Олонецкой провинции Новгородского наместничества.
После открытия Александровского завода Петрозаводск получил статус города, а в 1781 году стал центром Олонецкой области. Спустя три года область превратилась в наместничество, а Петрозаводск был назначен губернским городом.