Большой проспект Петроградской стороны был проложен в первой половине XVIII века, тогда он носил имя Большая Гарнизонная дорога. С 1806 года проспект известен под своим нынешним именем. Но в период с 1918 по 1944 годы именовался проспектом Карла Либкнехта.

До 1861 года на Петроградской стороне частным лицам было запрещено строить каменные дома (из соображений возможной обороны Петропавловской крепости с этого направления). После отмены запрета развернулось активное строительство и в начале XX века Петроградская сторона приобрела современный облик, а Большой проспект превратился в крупную улицу с большими домами и шикарными магазинами. Начинает улицу часовня Александра Невского, возведённая в память императора Александра II в 1886 году.

В 2019 году на Большом проспекте Петроградской стороны проведены комплексные работы по реконструкции освещения, в рамках которых осуществлена замена устаревшей неизолированной сети подвесных светильников на чугунные опоры. Современные светодиодные светильники на стилизованных опорах украшают магистраль от площади Льва Толстого до проспекта Добролюбова. Новые декоративные опоры создают комфортную атмосферу и обогащают архитектурный образ проспекта. За счет своей высоты от 10 метров увеличивают освещенность проезжей и пешеходной частей магистрали. Декоративным элементам опор освещения в знаменательные дни городского и всероссийского масштаба задается особый режим подсветки. Так в дни государственных праздников Большой проспект Петроградской стороны предстает в цветах российского триколора. В дни матчей ФК «Зенит» — в цветах формы игроков «сине-бело-голубых».