Одной из самых старых улиц в Петербурге является Петровская набережная. На этой набережной был построен домик Петра I – можно сказать это первый дом в городе. Сначала его расположили у самого берега Невы, однако позже русло реки отнесли на пару десятков метров. Соседями у домика Петра I были дома его всех его приближенных и сподвижников.  В тридцатые года XVIII века, было решено перенести центр города на Васильевский остров, все эти дома оказались снесены.

В первые годы Петербурга, на Петровской набережной, находилась первая пристань, называемая Гагаринский буян (из-за близкого нахождения дома Гагарина). На эту пристань причалил самый первый торговый корабль. Говорят о том, что Петр I сам в роли лоцмана провел это судно сюда. Недалеко от домика Петра I в начале XVIII века были склады пеньки и льна. Из-за этого и пошло название улицы – Пеньковая.
В 1893 – 1907 году построили Троицкий мост, который связал два противоположных берега Невы с Петровской набережной и Троицкой площадью. В XX веке, а точнее в его первой половине, были осуществлены масштабные работы для благоустройства набережной. На набережной появился гранит, было отодвинуто русло Невы, построили центральный к реке спуск. Также на набережной были установлены мифологические скульптуры «Ши-Цза». Однако такая набережная сделала Гагаринский буян бесполезным для портовой торговли. Но простоял здесь он почти до тридцатых годов XX столетия, тогда эту пристань полностью ликвидировали. Еще до революции на Петровской набережной планировали строительство нескольких зданий. Сразу здесь думали построить Училищный дом Петра Великого, а в итоге его построили на Петроградской набережной (сегодня это Нахимовское училище). Позже на берегу Невы решили возвести здание для Городской Думы. Планировалось продолжение новой улицы, которая стала бы параллельна Пеньковой улице и Петровской набережной. В итоге эти оба проекта остались так и не реализованы.

XX век принёс на Петровскую набережную целый ряд новых зданий: «Дом моряков» (№ 8), построенный специально для расселения Народного комиссариата военно-морского флота, дом № 2, в нем с восьмидесятых годов работал Дворец бракосочетания, а теперь там проживает представитель Президента РФ в Северо-Западном федеральном округе, и др.