Крепость Орешек названа так из-за того, что была основана в 1323 году новгородским князем Юрием Даниловичем, внуком Александра Невского на Ореховом острове.
В XV веке, после подчинения Новгородской республики Московскому княжеству, крепость была полностью перестроена и стала первым многобашенным сооружением на севере Руси.
В сентябре 1611 года шведские войска осадили крепость, и после девятимесячной осады, в мае 1612 года, крепость была взята измором. Из 1300 защитников крепости в живых осталось около 100 человек, умирающих от голода, но так и не сдавшихся. Шведы назвали крепость Нотебургом — «Ореховым городом». Согласно легенде, защитники крепости замуровали в стену икону Казанской Божьей Матери в надежде на то, что она поможет вернуть русским их землю.
В ходе Северной войны русское войско осадило крепость. 11 октября 1702 года, после продолжительной бомбардировки, русские войска пошли на штурм, продлившийся 13 часов, и одержали победу. В осаде лично участвовал Пётр I в должности бомбардир-капитана.
С начала XVIII века крепость стала использоваться как политическая тюрьма. Первым знаменитым узником крепости стала сестра Петра I Мария Алексеевна (1718—1721), а в 1725 году здесь находилась в заключении Евдокия Лопухина, его первая жена.
Иоанн VI Антонович император Российской империи, свергнутый во младенчестве Елизаветой Петровной, содержался в Шлиссельбургской крепости с 1756 года и был умертвлён в 1764 году при попытке освобождения.
С 1907 года Орешек преобразовали в центральную каторжную тюрьму (каторжный централ), реконструировались старые и строились новые корпуса. В крепости содержались многие знаменитые политические заключённые (особенно народники и эсеры) и террористы, а также многие поляки. Некоторых приговорённых к смерти привозили в крепость для казни. Так, здесь был казнён А.И. Ульянов (брат Ленина), покушавшийся на Александра III.
Крепость очень сильно пострадала в годы ВОВ. В 1941—1943 гг. в течение 500 дней небольшой гарнизон из бойцов 1-й дивизии войск НКВД и моряков 409-й морской батареи Балтийского флота оборонял крепость от немецких войск, которым не удалось переправиться на правый берег Невы, замкнуть кольцо блокады Ленинграда и перерезать дорогу жизни. На территории крепости находится братская могила, в которой похоронены 24 советских воина, погибших при обороне. Героическим защитникам крепости посвящён мемориальный комплекс, открытый 9 мая 1985 года.
До наших дней хорошо сохранились только три из 10 ранее существовавших башен, все они были возведены в 16 веке.