В мае 1705 года царь Пётр I прибыл на Котлин для защиты Кронштадта и Санкт-Петербурга от шведов. Он понимал, что одного Кроншлота недостаточно, поэтому было решено разместить батарею на берегу острова. Строительство было поручено адмиралу Крюйсу, возведенную батарею назвали в честь Святого Яна.

К моменту, когда шведы появились у острова, там уже было расположено пять батарей, которые были усилины корабельными пушками. Батареи показали свою эффективность в боях, но Крюйс в своём письме Петру выразил рекомендацию по их улучшению, сказав, что было бы хорошо построить ещё какую-то крепость рядом с Кроншлотом. В результате, в 1706 году была построена крепость «Святой Александр» на месте батареи Толбухина, а батарея Святого Яна была усилена.

По мнению Крюйса этого все равно было не достаточно. Петр согласился с адмиралом, но сконцентрировал усилия на южном направлении боевых действий Северной войны,  времени чтобы заняться обороной Кронштадта просто не оставалось. При этом инфраструктура на острове развивалась: строились причалы, казармы, дома, магазины. Проблема обороны Кронштадта и Санкт-Петербурга вновь привлекла внимание Петра только после подписания Ништадтского мира.

В 1721 году Пётр вернулся к вопросу безопасности Кронштадта. Одним из решений было связано с  обеспечением защиты кораблей, которые находились в Купеческой гавани, от атак с моря. Сначала дополнительно укрепили батарею Святого Яна, но вскоре признали, что этого недостаточно. В результате было принято решение о возведении новой батареи, так появилась «Цитадель». Строительство осуществляли солдаты и офицеры Семёновского и Преображенского полков, которыми руководил капитан Лейн.

Форт был построен на ряжах и имел внутреннюю гавань, подобную Кроншлоту. В 1724 году, после завершения строительства, в батарее разместили 106 орудий и пороховые погреба на сваях. Впоследствии, из соображений безопасности, порох был перемещён в брустверы. После этого и до наводнения 1824 года форт лишь незначительно подвергался ремонту.

В 1824 году на Петербург и Кронштадт обрушилось разрушительное наводнение. Большая часть укреплений Кронштадта была разрушена или серьезно повреждена, трагедия не обошла стороной и деревянный форт, который также значительно пострадал. Процесс восстановления Кронштадта было решено начать с возведения нового каменного форта на месте Цитадели. В 1827 году утвердили проект Льва Карбоньера, возведением новой крепости занялся майор Александр Фуллон.

По сравнению со старой крепостью, новому форту были добавлены новые сваи и бетонное основание, что значительно укрепило его. Башни были построены из бутовой плиты и облицованы со стороны залива гранитом. Швы были заделаны, а толщину стен довели до 2-х метров.

После перестройки оборона форта была организована по круговому принципу. Главная башня была соединена с двумя полубашнями по бокам. Часть форта, ведущая во внутреннюю гавань, была вооружена 16 полупудовыми единорогами, а проходы были перекрыты чугунными раздвижными мостами. В форте находился гарнизон из 422 человек, вооруженный в общей сложности 97 орудиями.

7 сентября 1834 года по указу Николая I форт был назван в честь Петра I.

Во время Крымской войны в 1854 году, из-за угрозы, исходящей от английского флота, было установлено первое в мире минное подводное заграждение между фортами «Александр I» и «Пётр I», а позже - между фортами «Кроншлот» и «Пётр I». Длина этой минной позиции, оснащенной минами Якоби, составила 555 метров.

Впоследствии форт «Пётр I» был переведен во вторую линию обороны, а затем был использован в качестве перевалочной базы. В 1870 году к нему были добавлены дамба, мост и пристань с поворотным краном. Однако в 1896 году, из-за возможности обстрела Кронштадта с материкового берега из-за увеличения дальности огня артиллерии, форт был исключен из оборонительных сооружений.

В период советской власти форт использовался как склад и лаборатория по взрывчатым веществам.

Сегодня форт закрыт для посещений. В 2020 году форт попал в программу реконструкции, как форт Кроншлот и форт Александр Первый. Реставрационные работы планируется завершить в 2025 году.