Пребывание человека на территории современного Санкт-Петербурга прослеживается со времени последнего таяния ледника, покрывавшего данную территорию. Примерно 12 тысяч лет назад лёд отступил, и вслед за ним пришли люди. Сведения о славянах (ильменских словенах и кривичах) известны с VIII—IX веков . Они занимались подсечно-огневым земледелием, скотоводством, охотой и рыбалкой и совершали вооружённые набеги на другие народы. В начале IX века эти земли вошли в состав Древнерусского государства, составив часть территории Великого Новгорода под названием Водская пятина, местность справа по течению Невы именовалась Карельской землёй, слева — Ижорской землёй. В VIII—XIII веках здесь проходил водный путь «Из варяг в греки» из Скандинавии через Восточную Европу в Византию. В этот период Новгородская республика постоянно вела войны со шведами. 15 июля 1240 года при впадении реки Ижоры в Неву состоялось сражение между новгородским ополчением под командованием князя Александра Ярославича и шведским войском. В 1300 году шведами при впадении реки Охты в Неву была построена крепость Ландскрона, однако спустя год она была взята объединённой дружиной из новгородцев и местных карел и срыта до основания. На месте бывшей крепости долгое время существовало новгородское торжище «Невское устье», то есть рынок. В XV веке Ижорская земля в составе Новгородской республики была присоединена к себе Великим Московским княжеством. В результате поражения в войне со Швецией по Столбовскому миру 1617 года территории по реке Неве вошли в состав Шведской Ингерманландии, торговым и административным центром которой стал город Ниен около крепости Ниеншанц, построенной в 1611 году на месте Ландскроны.
В результате Северной войны 1700—1721 годов долина реки Невы была отвоёвана у Швеции и вошла в состав Российской империи по Ништадтскому мирному договору от 30 августа (10 сентября) 1721 года. 16 (27) мая 1703 года в устье Невы, неподалёку от Ниена был заложен город Санкт-Петербург. Этим днём датируется закладка царём Петром I Петропавловской крепости, первого сооружения города, на Заячьем острове. Она огнём орудий должна была перекрывать фарватеры двух крупнейших рукавов дельты реки: Невы и Большой Невки. В 1704 году для защиты морских рубежей России на острове Финского залива Котлин была основана крепость Кронштадт. Новому городу Пётр I придавал важное стратегическое значение в обеспечении водного пути из России в Западную Европу.
В первой четверти XVIII века название писалось как Сан(к)т-Питер-Бурх. При появлении города специального акта, определяющего название города, принято не было, однако в письмах Петра I и официальной газете «Ведомости» практически всегда упоминается название «Сан(к)т-Питер-Бурх» в соответствии с голландским вариантом (нидерл. Sankt Pieter Burch — «Город Святого Петра»). Написание «Санкт-Петербург» впервые зафиксировано в газете «Ведомости» в июле 1724 года.
В первые десять лет существования главной частью был Городской остров (современный Петроградский остров), здесь находились Гостиный двор, Троицкая церковь, множество служебных зданий, ремесленные слободы и воинские части. Первым промышленным предприятием стала Адмиралтейская верфь, открытая в 1705 году на Адмиралтейской стороне (левый берег Невы), где в дальнейшем были построены Галерная верфь, Зимний и Летний дворцы Петра I с Летним садом. В 1712 году Санкт-Петербург был провозглашён столицей России, а с 1713 года все лица, служащие царскому двору, должны были селиться в нём. Сюда переехал Правительствующий Сенат. Указом Петра Великого от 16 января 1712 года в городе создаются инженерная и артиллерийская школы. В 1712 году он издал указ о создании генерального плана Санкт-Петербурга. Именно с этого времени активно начали застраиваться Васильевский остров, который должен был стать центром города, и Выборгская сторона, развёрнуто строительство пригородных дворцов Петергофа, Екатерингофа, Ораниенбаума. В 1719 году открыт Петербургский адмиралтейский госпиталь.
К 1725 году построены Смольный двор, Литейный двор, водяные пильные мельницы, кирпичные, восковый, пороховые, оружейный, шпалерный, кожевенный и другие заводы, пищевые предприятия. В 1724 году переведён из Москвы Монетный двор. В 1725 году была основана Петербургская академия наук, где с 1728 года стала выходить первая русская газета «Санкт-Петербургские ведомости».