Проспект возник в 1730-х годах. Это была основная дорога пересекавшая слободы гарнизонных полков: Ямбургского, Копорского, Петербургского и Белозерского. Военные построили здесь в 1730-м году три параллельные дороги, самая большая из которых и стала главной улицей. Сначала её называли Большой Гарнизонной дорогой, потом (1740-е годы) Большой Офицерской улицей. Современное название появилось в 1800-х годах.
До конца XIX века проспект был застроен в основном небольшими каменными и деревянными домами. На рубеже XIX и XX века он стал важной торговой улицей с крупными домами и магазинами.
Дом №11 - съезжий дом, построено в 1827 году. Раньше над ним была пожарная каланча. От съезжего дома получила название Съезжинская улица, идущая вправо от проспекта.
С 1860 года по проспекту начала ходить конка, с 1908 - трамвай.
Далее проспект пересекает Пионерскую улицу. Она своё название получила в память о первом пионерском отряде Ленинграда, организованном в январе 1923 года на фабрике "Красное знамя".
В 1959 году в сквере между примыкающими к проспекту Ижорской и Рыбацкой улицами открыт памятник литературному критику и публицисту А. Н. Добролюбову (скульптор В. А. Синайский).
Большой пр. ПС, 37 - здание бывшей Введенской гимназии. Здесь учился А. А. Блок. Здание построено в начале XIX века, перестроено в 1837 году по проекту Е. И. Мартынова. С 1950-х годов здесь располагалось ПТУ (в 1955 году здесь проходил практику Ю. Гагарин). В 1990-х здание снесено, восстановлено в 2003 году, используется как гостиница.
Отрезок проспекта от площади Льва Толстого до реки Карповки проложен в 1910 году.
Большой пр. ПС, 75/35 - "Дом с башнями". Построен в 1913-1915 годах по проекту А. Е. Белогруда.
На правый берег Карповки ведёт железобетонный Петропавловский мост, построенный в 1967 году вместо прежнего деревянного.
В 1918 году проспект переименован в проспект Карла Либкнехта, в 1944 снова - в Большой проспект. В 1947 году по проспекту открыто троллейбусное движение.
