В конце 1724 года издается правительственный Указ о снаряжении «Сибирской экспедиции», в последующем получившей название Первой Камчатской экспедиции (1725-1730гг.), возглавляли которую офицеры русского флота капитан-командор Витус Беринг и унтер-лейтенант Алексей Чириков. Петр1 собственноручно написал руководителю экспедиции Берингу инструкцию, которая называлась «… об открытии соединения Азии с Америкой». (Открытие С.Дежнева о возможности плавания из Северного Ледовитого океана в Тихий океан стало известно позже).

Летом 1728 года Беринг и Чириков отправились из устья реки Камчатки на северо-восток. Пройдя большой путь, они подтвердили наличие пролива между Азией и Америкой, впоследствии названного Беринговым. Экспедиция проделала значительную исследовательскую работу. Весной 1732 года был издан Указ о снаряжении 2-ой Камчатской экспедиции (1733-1741 гг.) с задачей расширения русских владений и увеличения подданных России, которую снова возглавили Беринг и Чириков.

Пакетботы «Св.Петр» и «Св.Павел» в октябре 1740 года вошли в Авачинскую бухту, где было устроено поселение.

В июне 1741 г. пакетботы «Св.Петр» под командованием Беринга и «Св.Павел» под командованием уже капитана А.Чирикова вышли из Петропавловска на поиск путей к побережью Северной Америки. Беринг погиб на обратном пути недалеко от Камчатки, на острове, который носит теперь его имя, Чириков же возвратился тяжело больной. Несмотря на потери и жертвы, в целом экспедиция была успешной. Было открыто западное побережье Северной Америки и установлено расстояние, разделяющее Азию и Америку в пределах 50-60 градуса Северной широты. Они также открыли некоторые из Американских островов. Открытия участников Второй Камчатской экспедиции раскрыли широкие горизонты для дальнейших исследований в северо-восточной части Тихого океана.

Царским Указом от 9 апреля 1812 года Петропавловский острог объявлялся военнымпортом. Впоследствии, по предложению генерал-губернатора Восточной Сибири Муравьева-Амурского в Авачинскую губу была переведена из Охотска главная база морских сил на Тихом океане. 16 февраля 1850 года командиром Петропавловского порта и одновременно Камчатским военным губернатором был назначен опытный моряк, участвовавший в 2-х кругосветных плаваниях, капитан 1 ранга Василий Степанович Завойко, произведенный в 1853 году в генерал-майоры.

В ходе русско-турецкой, так называемой Крымской войны, в 1853-1856 годах боевые действия между Россией и Турцией, поддержанной Англией и Францией, велись на всех морских театрах. Для укрепления своего положения на морях Тихого океана, уничтожения российских кораблей, находящихся там и разгрома опорных пунктов флота на Дальнем Востоке, таких как Петропавловский военный порт, на Тихий океан была отправлена объединенная англо-французская эскадра под командованием контр-адмирала Прайса и контр-адмирала Феврие де Пуанта.

В Петропавловске получили свое первое боевое крещение морские силы России на Тихом океане.

В период с 18 по 24 августа 1854 года силам союзников, состоявших из 3 фрегатов, пароходо-фрегата, корвета и брига при 218 орудиях и 2600 человек экипажей и войск десанта противостоял гарнизон города, насчитывающий 920 человек, фрегат «Аврора» и транспорт «Диана» при 67 орудиях. Руководил обороной Камчатский военный губернатор генерал-майор Завойко.

18-19 августа противник произвел бомбардировку береговых укреплений Петропавловска, а 20 августа высадил десант численностью 600 человек с целью захватить город. Однако, отряд русских моряков в количестве 230 человек, поддержанный огнем кораблей и береговых батарей, контратакой сбросил неприятеля в море. Такая же участь постигла и второй десант союзников, высаженный 24 августа. Вражеская эскадра, потеряв около 450 человек убитыми и ранеными, вынуждена была прекратить боевые действия и отступить. «Борт одного только русского фрегата и нескольких батарей оказались непобедимыми перед соединенною морскою силою Англии и Франции, и две величайшие морские державы были осилены и разбиты ничтожным русским местечком» - писал в начале 1855 года английский журнал «Юнайтед сервис мэгэзин».