Самая старая постройка города — не крепость и не дворец, а бревенчатая изба площадью 60 квадратных метров на Петровской набережной. В мае 1703 года дом поставили за 3 дня солдаты-плотники, и он до сих пор стоит почти в том же виде — только под защитным футляром.
Царь жил здесь до 1708 года. Сруб сложен из сосновых брёвен, обтёсанных на шесть граней, — так строили шведы в Ниене, и, по одной из версий, дом перенесли оттуда. Пётр хотел, чтобы постройка выглядела каменной: брёвна расписали под красный кирпич, крышу покрыли гонтом под черепицу, окна сделали большими, с мелкой расстекловкой. Высота до конька — 5,7 метра; двери с орнаментальными металлическими накладками для русских домов того времени были непривычны.
Печей в доме нет: царь жил тут только в тёплое время. Крышу венчала резная мортира, а по краям конька стояли «бомбы с пылающим пламенем» — знак того, что хозяин командует бомбардирской ротой Преображенского полка. В бумагах тех лет дом называли «красными хоромами». Сени делят его на две половины, дальше кабинет, столовая и спальня; в 1875 году перед домом поставили бронзовый бюст Петра работы Забелло.
После постройки Летнего и Зимнего дворцов царь здесь не жил, и дом стоял заброшенным до 1731 года, когда вокруг поставили каменную галерею. Защита оказалась слабой — это показало наводнение 1777 года, и Екатерина Вторая велела одеть дом в каменный чехол на прочном фундаменте. В 1844 году футляр заменили новым, по проекту Романа Кузьмина: 16 столбов с арками, без штукатурки. В 1958 году внутрь провели отопление, и с тех пор музей работает круглый год.
В 1741—1742 годах Елизавета Петровна устроила в столовой часовню Спаса Нерукотворного. Главной святыней была икона, написанная Симоном Ушаковым для царя Алексея Михайловича и перешедшая к Петру по наследству. В ризнице хранились личные вещи царя, включая токарный станок. Часовня была популярна у студентов: считалось, что молитва перед образом помогает сдать экзамен, и родители специально привозили детей на набережную. Закрыли её в 1930 году, тогда же в доме открыли музей.
В войну окна и двери заколотили фанерой, зашили досками и выкрасили серой краской, чтобы дом не было видно с воздуха; ударная волна его всё же повредила. В сентябре 1944 года музей открылся первым в Ленинграде. Сейчас это филиал Русского музея, внутри подлинные вещи Петра. У спуска к воде стоят два крылатых льва ши-цза, привезённые в 1907 году из Маньчжурии: каменные стражи у деревянной избы.
