Середина XIX века была одним из переломных моментов в жизни России. Поражение в Крымской войне (1853-1856гг.) показало, что сохранить статус великой морской державы Россия могла только при условии реорганизации военно-морского флота и изменения концепции кораблестроения.
На волне этих преобразований и возникло частное предприятие купца 1-й гильдии Матвея Егоровича Карра и инженера-судостроителя Марк Львовича Макферсона. Со дня своего основания 26 мая (13 мая по ст. стилю) 1856 года Балтийский завод осваивал новые проекты судов и кораблей, которые в дальнейшем строили и другие предприятия отрасли.
Завод специализировался на постройке металлических кораблей для военного флота России, а также паровых машин и других судовых механизмов. За 30-40 лет до того, как весь мир освоил технологию строительства и тактику боевого использования подводных лодок, на предприятии построили корабль, который по многим параметрам отвечал своему назначению — подводную лодку конструктора Ивана Александровского(1866 год). Броненосная канонерская лодка «Опыт», построенная в 1862 году стала первым отечественным металлическим кораблем.
В 70-е годы ХIX века на предприятии построили броненосный корабль береговой обороны «Адмирал Лазарев», который положил начало броненосному судостроению в России. Этот фрегат оставался в строю российского флота целых четыре десятилетия.
Спуск эскадренного броненосца «Победа», 11 мая 1900 г.В 1877 году на заводе построили первую в России паровую машину мощностью 5300 л.с.
Балтийский завод первым приступил к серийному строительству кораблей (крейсера типа «Победа», броненосцы). Подводные лодки типа «Барс», «Морж» ничем не уступали лучшим зарубежным образцам. Из отдела подводного плавания (1900 г.) Балтийского завода возникло в впоследствии знаменитое ЦКБ «Рубин» (1938 г.).
В начале ХХ века на Балтийском заводе построили линейные корабли «Петропавловск» («Марат») и «Севастополь» («Парижская коммуна») — первые российские дредноуты.
В 1920-е годы завод одним из первых в Советском Союзе возобновил производство сначала коммерческих судов (лесовозов, грузопассажирских теплоходов, дизельных ледоколов), а потом приступил к реализации военных проектов. За первое десятилетие коммерческого судостроения завод создал 32 судна.