В середине XVII века, а точнее с 1658-1661 на полуостров ступил енисейский казак-землепроходец Иван Иванович Камчатой. Именно он стал первооткрывателем полуострова. А в 1697 году после успешного похода Владимира Атласова, Камчатку окончательно присоединили к России. Но после этого еще полвека на территории полуострова не было такого поселения, как Петропавловск. Уже существовали остроги Большерецкий, Тигильский, Верхне-Камчатский и Нижне-Камчатский. На месте будущего Петропавловска все еще пышно зеленели березовые леса, а у самой воды, на песчаной косе, стояли балаганы ительменского рода Тойона Ниаки.
Зарождение города случилось летом 1740 года, когда в бухту прибыл штурман Иван Елагин на боте «Святой Гавриил». Он выбрал место на берегу Ниакиной гавани (Петропавловский ковш) и построил базу для Второй Камчатской экспедиции. В том же году в Авачинскую губу вошли и остались на зимовку пакетботы «Святой Петр» и «Святой Павел» под командованием Витуса Беринга и Алексея Чирикова. Но именно Беринг наименовал новое русское поселение «гаванью святых апостолов Петра и Павла», или кратко: «гавань Петропавловская».
В последующие годы гавань гостеприимно давала приют кругосветным экспедициям зарубежных мореплавателей. В 1779 году здесь побывали британские парусники «Дискавери» и «Резолюшн», погибшего капитана Джеймса Кука. А в 1787 г. у причалов Авачинской бухты швартовались фрегаты знаменитого французского мореплавателя графа Жана-Франсуа де Лаперуза.
В июле 1804 года в гавань прибыл фрегат «Надежда» под командованием Ивана Федоровича Крузенштерна. Среди членов команды находился доктор медицины из Копенгагена Георг Генрих фон Лангсдорф, пожалованный званием российского надворного советника. Именно ему принадлежит главная заслуга в становлении Петропавловска, как административной столицы Камчатки. Рукописные заметки Лангсдорфа о пребывании на полуострове передали императору Александру I, после чего был создан комитет, сформировавший необходимые преобразования на полуострове. 9 апреля 1812 года император утвердил положение «О преобразовании в Камчатке воинской и гражданской части, также об улучшении состояния тамошних жителей и вообще тамошнего края». В одном из пунктов Положения говорилось, что «пребывание начальника Камчатки назначается впредь в Петропавловской гавани».
К началу XIX в. гавань стала главным портом на Дальнем Востоке и административно-хозяйственным центром Камчатки. В 1822 г. она получила ранг города и стала именоваться Петропавловским Портом. Вплоть до начала XX столетия поселение носило название Петропавловск. В 1849-1858 гг. это был центр Камчатской области. В 1850–1855 гг. в Петропавловске размещалась единственная в то время военно-морская база России на Тихом океане.
С 1909 г. Петропавловск вновь стал областным центром. С 1924 г. город стал носить название Петропавловск-Камчатский.
До 1922 г. Петропавловск являлся уездным и областным, затем — губернским и окружным центром Камчатского края. В 1930-х гг. границы Петропавловска значительно расширились, включив в себя новые районы промышленной и жилой застройки. В эти годы городское население заметно выросло, усилилась хозяйственная деятельность, велось строительство судоремонтной верфи, механического завода и других промышленных объектов. К началу 1990-х гг. Петропавловск-Камчатский достиг тех границ, в которых находится в настоящее время. С 1932 по 2007 гг. Петропавловск-Камчатский являлся административным центром Камчатской области, а с 1 июля 2007 г. стал столицей Камчатского края.
С Петропавловском связаны многие значительные события. В 1740-1742 гг. он являлся базой Второй Камчатской экспедиции, в конце XVIII века — базой Северо-Восточной географической и астрономической экспедиции Биллингса — Сарычева.
В 1850-1855 гг. в Петропавловске размещалась единственная в то время военно-морская база России на Тихом океане. В ходе Крымской войны (1853-1856) ее небольшой военный гарнизон под руководством губернатора Камчатской области генерала Василия Завойко одержал победу над англо-французской эскадрой, пытавшейся захватить Петропавловск в августе 1854 г. О Петропавловской обороне и маленьком городе узнал весь мир.
Петропавловск развивался медленно. В течение почти двух веков он представлял собой большую деревню с домами, в беспорядке разбросанными на берегу Малой бухты (Ковша). Поселение существовало только потому, что государство нуждалось хоть в какой-то базе для морских научных экспедиций, снабжения владений Российско-Американской компании и связи с нею, для промежуточного базирования военных и торговых судов.
Петропавловск начал интенсивно застраиваться в 1960-е гг. Строительство пошло небывалыми темпами, весь город, да и вся Камчатка, превратились в стройплощадку. Многие отечественные новшества в технологии строительства возникли именно здесь, а затем уже распространились на всю страну.
Временный Петропавловск-Камчатский раскинулся по восточному побережью Авачинской губы более чем на 20 км от бухты Бабьей, до 11-го км трассы Петропавловск-Камчатский — город Елизово. Главная улица протянулось по подножиям Петровской и Мишенной сопок. Большинство домов стоят на склонах сопок и увалов. В основном они представляют типовые пятиэтажные постройки 1960-1980 гг.
