В 1686 году между Россией и Китаем был подписан мирный договор, получивший название Нерчинского трактата. По нему Россия отказывалась от Приамурья, но сохраняла за собой территории Забайкалья, Бурятии и Якутии. Естественно, возникшую таким образом границу надо было охранять и для этой цели как нельзя лучше подходил основанный в 1653 году Нерчинский острог, на долгие годы ставший главным форпостом России на её юго-восточных границах.
Первый Нерчинский (точнее, Нелюдский - по кочевавшему в этих местах эвенкскому племени нелюли) острог был основан в 1653 году казаками Петра Бекетова как опорный пункт на новой восточной границе России и место для сбора ясака и на следующий год был сожжен эвенкским князем Гантимуром по приказу маньчжур (позже Гантимур перейдет на сторону русских, примет православие и войдет в высшие эшелоны российской знати). В 1657 году Нерчинский острог был заново отстроен воеводой Афанасием Пашковым и стал надежной защитой для забайкальской границы, но к 1680-м годам он окончательно обветшал и новый нерчинский воевода Иван Власов приступил к строительству крепости, отвечающей последним требованиям фортификационного искусства.
Нерчинскую крепость в срочном порядке начали строить в аккурат к началу мирных переговоров с Китаем в 1689 году силами нерчинских городовых казаков и членов их семей, которые справились с поставленной задачей блестяще - новая крепость не только была отстроена в кратчайший срок (сентябрь-октябрь 1689 года) прямо под носом у китайцев, но и своим внушительным видом заставила их представителей быть на мирных переговорах посговорчивее. Новая крепость представляла собой почти правильный квадрат, расположенный на низменном острове в устье Нерчи с 4 угловыми башнями и 2 - надвратными (позже, в начале XVIII века, перед надвратными башнями были возведены земляные артиллерийские батареи для дополнительной защиты). Крепостные стены Нерчинска были набраны с ювелирной точностью из 20 рядов брёвен высотой до 3 сажен (6,5 метров) и составляли в длину 90 и 76 сажен соответственно. Внутри крепости располагались казённые постройки (в том числе воеводский дом и арсенал), хлебный, соляной и винный магазины, а также Троицкая церковь и Гостинный двор, ставшие одними из первых русских каменных зданий на Дальнем Востоке.
Под защитой мощной Нерчинской крепости новый город смог, наконец, спокойно развиваться не только как защитник восточных рубежей России, но и как крупный торговый узел, через который осуществлялась вся торговля России с Китаем, чему способствовало нерчинское купечество, вплоть до начала ХХ века определявшее экономическое и культурное развитие Забайкальского края (вопреки распространённому мифу, Нерчинск никогда не имел никакого отношения к Нерчинской каторге, получившей такое название по своему административному центру - посёлку Нерчинский Завод, расположенному в 330 км к востоку от Нерчинска).
За всю свою историю Нерчинская крепость никогда не подвергалась нападению извне, но её история была омрачена противостоянием с другим, более коварным, врагом - водной стихией. Расположенный в устье Нерчи город затапливало с ужасающей регулярностью, неоднократно после разрушительных паводков его приходилось отстраивать заново и даже возведение в 1757 земельных бастионов и валов для защиты Нерчинска от воды только незначительно улучшило ситуацию. Неблагоприятную для Нерчинска ситуацию усугубило и появление во второй половине XVIII века новых центров русско-китайской торговли - Кяхты и Цурухайтуя, отбиравших у Нерчинска значительную часть доходов, поэтому в 1805 году было принято решение о переносе города на новое место, в Сажиков Яр, а пришедшую за более чем столетний срок службы в полную негодность Нерчинскую крепость разобрали на стройматериалы, да и в ней теперь просто не было необходимости - к началу XIX века Китай ослабел настолько, что там никто и подумать не мог о наступательной кампании на Севере, а его поражение в Опиумных войнах окончательно открыло России дорогу на Дальний Восток, после чего Нерчинск снова стал форпостом - форпостом освоения новых российских земель.