Во времена Смуты жители Воронежа были против официальной власти. Основной причиной этому послужило, что в 1601 году в центре Московского государства не уродился хлеб и, как следствие, люди умирали от голода тысячами. Большинство людей стали искать продовольствие на юге государства, и в Воронеже в том числе. Никаких данных об урожаях хлеба в окрестностях города не сохранилось, однако появление переселенцев усложнило обстановку с продовольствием и в самом городе.
Именно по этой причине в 1605 году воронежцы и поддержали самозванца – Лжедмитрия I, а после его смерти и Лжедмитрия II, готовящего себе убежище в городе и собирающего здесь продовольствие и оружие. Но и он был убит в 1610 году.
В середине 17-ого века через Воронеж держали путь иностранные и русские и послы в Крым, Турцию и на Кавказ. Примерно в этот же период город стал частью Белгородской черты – это укрепительные сооружения, которые защищали государство от набегов татар.
Новый этап развития Воронежа пришелся на конец 17-ого века, город в это время становится центром кораблестроения Российской империи. Именно в Воронеже началось сооружение первого военно-морского флота по инициативе Петра Первого. В первую очередь выбор пал на этот город, потому как в его окрестностях наличествовали корабельные леса. Также немаловажную роль сыграл большой опыт строительства речных судов, накопленный жителями Воронежа. В городе строится первый регулярный военный флот – Азовский. Петр I очень часто приезжал в Воронеж, иногда здесь жил. На это время город становился фактически центром управления всей страной, ведь здесь проживал царь и высшие чины государства и, следственно, вели переговоры с иностранными послами, заключали различные договоры, принимали политические решения.