Петровские ворота — единственный на территории крепости историко-архитектурный памятник, который, будучи свидетелем первых лет ее существования, почти без изменений сохранился до наших дней.
В те годы Петровские ворота еще не были прикрыты Иоанновским равелином с одноименными воротами. Арка Петровских ворот служила главным входом в крепость со стороны строящегося на Городском (Березовом) острове города, и естественно, что были приняты меры к ее декоративному оформлению.
Ворота первоначально (в 1707—1708 гг.) были сооружены из дерева по проекту Доменико Трезини. По своему облику они напоминали Триумфальные ворота в Нарве, возведенные тем же зодчим по случаю победоносного штурма Нарвской крепости в 1704 г.
Название свое Петровские ворота получили после перестройки их в камне в 1717—1718 гг.
Из первоначального декоративного убранства ворот сохранилось большинство скульптур: вырезанные из дерева скульптором Николаем Пино барельефы, изображающие бога Саваофа в облаках (в центре) и воинские доспехи (по бокам). Под центральным барельефом (Н. Пино) на аттике укреплен выполненный около 1708 г. также деревянный барельеф работы Конрада Оснера «Низвержение Симона волхва». Эта скульптура, хотя и не отличается художественными достоинствами (пластичность формы, возможно, была утрачена вследствие неоднократных окрашивании барельефа), представляет немалый интерес как образец широко распространенных в декоративном искусстве начала XVIII в. аллегорических произведений.
Под деревянным барельефом над аркой ворот было укреплено свинцовое изваяние двуглавого орла — государственного герба Российской империи. Эта колоссальная скульптура весом в 1069 килограммов, была установлена во время перестройки ворот в камне и, вероятно, повторяет деревянную скульптуру орла, в свое время украшавшую деревянные ворота.
Ниши Петровских ворот декорированы двумя изваяниями. В литературе можно встретить противоречивые указания о сюжетах этих статуй, датах их установки и материале, из которого они выполнены. В частности, широко распространено мнение, будто эти статуи изображают Марса (бога войны) и Венеру (богиню любви и красоты) и являются изготовленными в XIX веке копиями первоначально стоявших здесь других изваянии. Однако, вероятнее всего, скульптуры — не копии, а оригинальные произведения искусства первой четверти XVIII в., причем одна фигура изображает Беллону — богиню войны, а другая является аллегорией мудрости.
После Великой Отечественной войны в Петропавловской крепости проводились значительные работы по восстановлению уникальных памятников архитектуры, в том числе Петровских ворот. В 1951 г. были реставрированы деревянные барельефы, статуи в нишах и другие детали декоративного убранства этого замечательного сооружения.
Крепостная стена, в которой сооружены Петровские ворота, колоссальна по толщине (около 20 метров). Вначале она представляла собой сплошной массив с прорезями амбразур, впоследствии в ее толще были устроены казармы. Но вскоре после сооружения каменных Петровских ворот было решено принять дополнительные меры по усилению безопасности крепости, и 20 июня 1731 г. было приступлено к сооружению равелина (предкрепостного укрепления) для защиты Петровских ворот с восточной стороны крепости. Этот равелин был назван Иоанновским—в честь Иоанна Алексеевича, брата Петра I и отца царствовавшей тогда Анны Иоанновны. Такое же название получили построенные в 1740 г., сравнительно скромные по своей архитектуре, ворота в стене равелина. К Иоанновским воротам ведет теперь мост, переброшенный через Кронверкский пролив со стороны Каменноостровского проспекта.
У западного входа в Петропавловский собор возвышался изящный, украшенный колоннами и декоративной скульптурой павильон, в котором долгое время хранилась одна из ценнейших исторических реликвий — ботик Петра I. В 1687 г. в селе Измайлове юный Петр случайно обнаружил в сарае издавна лежавший здесь бот, который принадлежал еще его деду. Внешний вид Ботика очень скромен. Длина его — без малого 6 метров, ширина—немного менее 2 метров. Вдоль окрашенных красной краской бортов идет полоса, составленная из треугольников белого, красного и зеленого цветов. Петру объяснили, что это судно ходит на парусах не только по ветру, но и против ветра.
Кораблик заинтересовал Петра, он часто плавал на нем по тихой и узкой московской Яузе, а потом и на глубоком, 12 верст в ширину Переяславском озере.
Сейчас ботик находится в Переяславле-Залесском.
Шли годы, в битвах за землю «отчич и дедич» мужало Русское государство. И когда, по крылатым словам А. С. Пушкина, «Россия вошла в Европу, как спущенный корабль, — при стуке топора и при громе пушек», когда Россия стала могучей морской державой, Петр, как прославленному ветерану, воздал воинские почести своему ботику — родоначальнику регулярного русского флота.