Берег Невы вдоль современной набережной Лейтенанта Шмидта был заполнен типовой жилой застройкой уже в первой половине XVIII века. Васильевский остров должен был стать центром Санкт-Петербурга, поэтому здесь с апреля 1716 года активно раздавали участки под жильё. Дома строились по типовым проектам, и многие из них до сих пор сохраняют очертания, приданные им в начале XVIII века.
По требованию Петра I берег Невы застраивался каменными домами "сплошною фасадою". Первым в 1718-1720 годах на углу 12-й линии появился дом архитектора Доменико Трезини - один из "образцовых" домов "для именитых", проект которого разработал Ж. Б. Леблон. Зодчий здесь так и не поселился, так как после подписания Ништадтского мирного договора Пётр I подарил особняк графу А. И. Остерману. Трезини же в 1725-1726 годах построил для себя дом между 5-й и 6-й линиями.
Особое внимание уделялось обустройству набережной. С 1715 года согласно указу Петра I владельцы береговых участков обязывались приготовить "каждый против своего дома сваи для обивки берегов, мерою трёхсаженные, числом сколько против каждого двора оных столбов могло пройти" [Цит. по: 1, с. 33]. Через несколько месяцев под угрозой изъятия дворов их владельцам было приказано к будущей весне забить сваи, заложить за ними связки фашинника или камни и утрамбовать землю. Несмотря на царские указы, берег Невы здесь не был благоустроен на протяжении всего XVIII века.
За строительством всех зданий на набережной следил Доменико Трезини. К 1725 году здесь было построено большое количество жилых домов, большая часть которых оставалась пустой, без внутренней отделки. Именно тогда сформировалась ступенчатая застройка берега Невы. Река на этом участке делает изгиб. Для того чтобы здания не получались треугольными или в форме трапеции, их приходилось ставить уступами.
Первыми жителями набережной Лейтенанта Шмидта кроме Трезини и Остермана стали сподвижник Петра I Конон Зотов (дом №3), белгородский губернатор П. М. Салтыков (дома №5 и 9), тайный советник Кайзерлинг (дом №7), канцлер Александр Головкин (дом №11). На территории между 11-й и 12-й линиями был построен дом для графа Барятинского. В 1733 году его вместе с соседним участком получил фельдмаршал Б. Х. Миних, для которого здесь был построен роскошный дворец. На соседнем участке купца Каваланта работал небольшой сахарный завод. В 1730-х годах был построен принадлежавший князю Б. В. Голицыну дом №23, тогда же - дом №25. Последним первоначально владел лейтенант лейб-гвардии Преображенского полка Ф. В. Артюхов, а позже граф Алексей Григорьевич Орлов. Дома №29 и 31 в первой трети XVIII века принадлежали графу В. И. Стрешневу, №33 - князю Ф. А. Голицыну, №39-а и 39-б - ростовскому архиерею и генерал-адъютанту В. Ф. Салтыкову.
Первое название набережная получила в середине XVIII века. Первоначально её называли Набережной линией. В середине 1760-х годов встречаются названия - Большая набережная и Набережная перспектива.
В 1762 году вышел указ, согласно которому "На Васильевском острове по большой Неве-реке берег по то место как линии кончатся сделать по периметру как сделан на адмиралтейской стороне" [Там же]. Значит к этому времени набережная так и не была укреплена.
С 1766 по 1783 год в доме №15 жил знаменитый математик Леонард Эйлер.
С 1770 по 1801 год набережная именовалась Кадетской или же Кадетской Набережной линией. В это время топоним распространялся и на современную Университетскую набережную (от здания Двенадцати коллегий). С начала XIX века этот берег Невы называли просто набережной Большой Невы.
В 1796-1798 годах архитектором Волковым бывший дворец Миниха был перестроен в здание Морского кадетского корпуса (ныне Военно-Морской институт-корпус Петра Великого). Это первое в России высшее учебное заведение, ведущее свою историю с 1701 года. В 1806-1811 годах на набережной Лейтенанта Шмидта построено здание Горного института.
В доме №37 на набережной Лейтенанта Шмидта жил известный архитектор А. П. Брюллов, в доме №41 - учёный С. П. Боткин.
Работы по устройству гранитной набережной начались параллельно со строительством Благовещенского моста - первого постоянного моста через Неву в Санкт-Петербурге. Первоначальный проект работ был составлен строителем моста С. В. Кербедзом и инженером А. А. Серебряковым 2-м в 1842 году. Он был рассмотрен в июне 1844 года, утверждён в 1847. Тогда же начались строительные работы.
Вся набережная задумывалась как большая пристань, разделённая на пять участков, в соответствии с "местными потребностями". Рядом с мостом была спланирована площадь, позже названная площадью Трезини. Для её создания, также как и для создания всей набережной, берег расширили на 26 метров. Таким образом, стенка набережной оказалась достаточно далеко от первоначального берега, что обеспечило достаточную глубину для судов. Это усложнило строительные работы и на два года задержало ввод конструкций в эксплуатацию. Никаких ограждений здесь не предусматривалось, берег оборудовался причальными тумбами. Все спланированные работы были завершены только в ноябре 1852 года [Там же].
Первый участок набережной представляет из себя плавный спуск к воде. Его использовали для того, чтобы зимой можно было подъехать на санях к Неве. Здесь добывали лёд для ледников - его выпиливали в реке и на лошадях вытаскивали на берег. Такая процедура проводилась вплоть до 1930-х годов.
Второй участок предназначался для ожидания кораблями проводки через разводную часть Благовещенского моста. Здесь был устроен специальный полукруглый пандус со съездом к реке. От 7-й до 10-й линии следовал причал для пассажирских судов, где находились частные Кронштадтская и Стокгольмско-Гельсингфоргская пристани. Широкий причал был вымощен гранитом и разделён параллельно берегу чугунными столбами с цепями.
Напротив здания Морского кадетского корпуса, между 11-й и 12-й линиями, была оборудована причальная стенка. Зимой здесь стояли учебные фрегаты. В центре этого участка расположилась пристань для гребных судов с широкой 20-метровой лестницей.
Между 12-й и 20-й линиями (четвёртый, самый длинный участок) набережная Лейтенанта Шмидта представляет собой грузовой причал. Наверху находится двойной тротуар и три спуска для швартовки кораблей.
Пятая часть набережной находится напротив здания Горного института. Здесь была оборудована такая же причальная стенка и лестница, как у Морского кадетского корпуса.
В 1859 году на набережной Лейтенанта Шмидта появилась первая в Санкт-Петербурге конно-железная дорога. Она служила для перевозки грузов от пристаней к Таможне. Эта дорога просуществовала до 1881 года, когда торговый порт был переведён на Гутуевский остров и таможня на стрелке Васильевского острова утратила своё значение.
Проект Кербедза предусмотрел художественное оформление спуска набережной напротив Морского кадетского корпуса. Это было выполнено в 1870-1873 годах, когда здесь был установлен памятник адмиралу И. Ф. Крузенштерну, одному из самых известных выпускников и руководителей этого учебного заведения.
С 16 апреля 1887 года набережная от 7-й до 22-й линии называлась Николаевской (по Николаевскому, ныне Благовещенскому мосту).
При прокладке на набережной трамвайной линии в 1906 году возле Николаевского моста был построен павильон общественного туалета. На рубеже XIX и XX веков на участке дома №27 был построен комплекс зданий подворья Киево-Печерской лавры. Купол возведённого храма с тех пор стал заметной доминантой южного берега Васильевского острова.
Несмотря на переезд торгового порта, здесь продолжали (и продолжают) причаливать корабли. Для многих туристов того времени знакомство с Санкт-Петербургом, а иногда и с Россией, начиналось именно здесь. А. Н. Толстой в романе "Гиперболоид инженера Гарина" так описывает эту местность:
Из воспоминаний начала ХХ века театрального художника М. А. Григорьева:
Часть Васильевского острова, прилегающая к Николаевской набережной (наб. Лейтенанта Шмидта), носила особый характер. На набережной были расположены конторы пароходных компаний и маклеров, иностранные консульства и магазины морских инструментов и платья." [Цит. по: 3, с. 113-115]
В советское время набережная получила имя выпускника Морского кадетского корпуса - Петра Петровича Шмидта, принимавшего активное участие в восстании на Черноморском флоте в 1905 году. Автор статьи "Набережная Лейтенанта Шмидта" А. М. Иванов называет временем переименования 1918 год. В энциклопедии "Петербург в названиях улиц" указывается точная дата переименования - 6 октября 1923 года. По сведениям из энциклопедии в 1918 году был переименован только Благовещенский мост.
В 1936-1937 годах при реконструкции моста был перестроен и ближний к нему участок набережной Лейтенанта Шмидта. В 1956-1957 годах по проекту Л. А. Носкова и Б. Б. Левина на набережной от 12-й до 21-й линии была продолжена парадная отделка. Здесь появился бульвар, чугунная ограда на гранитных столбах, три лестничных спуска и два съезда на разгрузочную площадку. В доме №11-13 в 1950-х годах работал Морской вокзал.
Берег вдоль набережной Лейтенанта Шмидта и в настоящее время продолжает использоваться для стоянки судов. В 1996 году здесь пришвартовался ледокол "Красин", находящийся у набережной по сей день. Этот корабль стал единственным в мире ледоколом-музеем.
