В 1802 г. Петрозаводск стал центром Олонецкой губернии: в нем проживало до 3 тыс. жителей, а застройка города состояла из 400 деревянных домов, напоминавших сельские избы, и 6 каменных казенных зданий. Население города занималось с равным успехом земледелием, рыболовством, мелким ремеслом, торговлей.
Уже к сер. XIX века стали появляться новые чиновничьи и инженерские дома. Городская торговля переместилась в каменный гостиный двор, расположенный на Круглой площади, где также были построены дома дворян, купцов и состоятельных горожан. Заводские рабочие жили преимущественно в казармах на Заводской площади, а мастеровые могли за особые заслуги строить в заводском квартале Голиковка одноэтажные деревянные избы с дворами и огородами.
В 1860 г. открылось пароходное пассажирское сообщение между Петербургом и Петрозаводском. В 1870-е была налажена телеграфная связь. В начале XX века в Петрозаводске появилась своя телефонная станция на 50 номеров. А в 1916 было проложено железнодорожное полотно Петроград-Мурманск.
В XIX в Петрозаводск был основным культурным центром округи. Открылись мужская и женская губернские гимназии; уездное, ремесленное, приходское и духовное училища; семинария; частная, заводская и фельдшерско-акушерская школы, публичная библиотека. В городе проходили спектакли, концерты и музыкальные вечера.