При Петре I военные нужды страны резко возросли и требовали соответственного увеличения производства оружия. Правительство принимает самые решительные меры к созданию мощной металлургической и оружейной промышленности. Тула оказалась в центре внимания Петра, видевшего здесь условия для развития этих отраслей производства. В это время в Туле выдвигается энергичный предприниматель — «пожиточный» оружейник Никита Антуфьев, прозванный Демидовым.
Он строит в 1696 г. близ впадения Тулицы в Упу вододействующий чугуноплавильный завод, на котором производилось оружие и отливались пушечные снаряды. Для этого на Тулице сооружается длинная «Демидовская плотина», образовавшая большое водохранилище — «Демидовский пруд». Для заготовок дров и выжигания угля к заводу приписывается часть Щегловской засеки, а для добычи железной руды — часть Малиновой засеки. Позже, в 1702 г., Никита Демидов и его сын Акинфий получают в собственность уральские заводы на реках Нейве и Тагиле, положившие начало колоссальному богатству заводчиков Демидовых, добытому путем бесчеловечной эксплуатации рабочих, занятых на их заводах и рудниках.
Вслед за Демидовыми металлургические заводы в Тульском крае основали также и другие казенные тульские кузнецы — Иван Баташов и Максим Мосолов.
Одним из важнейших мероприятий правительства Петра I по дальнейшему развитию и улучшению оружейного производства в России была централизация его в Туле с созданием организованного по ремесленному типу первого зачатка мануфактуры. Сначала здесь создается (в 1705 г.) большой деревянный оружейный двор с 50 горнами для заварки стволов и рядом мастерских и амбаров. Однако в 1710 г. пожар уничтожил все строения двора. Правительство не оставило своей заботы о развитии тульской оружейной промышленности. Указом Петра I от 15 февраля 1712 г. о строительстве в Туле оружейного завода и каменного оружейного двора был завершен большой подготовительный период изготовления оружия в Туле мастерами-оружейниками, составлявшими в городе «особое сословие, с особыми правами и привилегиями».
Создание казенного оружейного завода имело большое историческое значение. В историю обороны страны и развития русской артиллерийской техники тульские мастера-оружейники вписали много замечательных страниц, свидетельствующих об их чудесном самобытном мастерстве. А Тульский оружейный завод с того времени приобрел славу кузницы первоклассного оружия. Здесь впервые в истории техники были изготовлены (1712—1713 гг.) мастером Марком Сидоровым-Красильниковым и его помощником Сергеем Шелашниковым прототипы современных агрегатных станков. Эти станки действовали от водяного мельничного колеса.
В 1715 г. мастер Я. Батищев, развивая дальше принцип агрегатирования многошпиндельных и многопозиционных станков, построил новые оригинальные станки для чистовой отделки оружейных стволов.
В связи с ростом в Туле казенного оружейного производства в XVIII веке значительно меняется социальная структура городского населения (взрослого мужского населения). Удельный вес казенных оружейников достиг в 1740 г. 55 процентов, а посадского населения (торговцев и ремесленников) снизился до 33 процентов, доля крестьян и дворовых людей составила 8 процентов, прочих (духовенства, приказных и военных) — 4 процента. Оружейники таким образом превращаются в самую крупную по численности общественную группу городского населения.
Замысел правительства полностью централизовать оружейное производство на Тульском оружейном заводе однако не удался. Производственные помещения завода были недостаточными и значительная часть оружейников продолжала работать на дому. На заводе же были сосредоточены преимущественно наиболее сложные и трудоемкие операции, как-то: штамповка заготовок для деталей, шлифовка, обтирка и ряд других работ, а также высокотемпературные процессы оружейного производства.
Следовательно, завод и домашнее оружейное производство были тесно взаимосвязаны и составляли две стороны технического разделения труда в условиях так называемой «рассеянной» мануфактуры. По подсчетам проф. В. Н. Ашуркова, из 2765 оружейников в 1777 г. только 311 были заняты на заводах, все остальные работали на дому.
Для оружейной промышленности в Туле подобная форма организации производства сохранялась очень долго— до 1870 года. В этом прежде всего были кровно заинтересованы сами оружейники, неоднократно выступавшие против попыток правительства к полному сосредоточению всего производства оружия на заводе. К тому же выделявшиеся в процессе классового расслоения из сословной среды оружейников предприниматели (кого Ленин называл «принципалами позднейшей капиталистической мануфактуры») «гнули» ту же линию. А их было уже немало. Первоначальным накоплением были заняты Демидовы и Мосоловы, братья Баташовы, Орехов, Ли-венцевы и Красилыниковы, позже Лялины, Маликовы, Салищевы и другие.
Правительство, постоянно нуждавшееся в оружии, было вынуждено поощрять это частное предпринимательство. А в XVIII веке Россия вела многочисленные войны и нужда в оружии была огромная. Оно требовалось и для петровских баталий, особенно в период Северной войны, длившейся с 1700 по 1721 год, и в годы Семилетней войны (1756—63 гг.), и в русско-турецких войнах (1735—39 гг., 1768—74 гг., 1787—91 гг.).
Тульское оружейное производство в это время успешно удовлетворяло государственные нужды в оружии. Правительство отметило напряженный труд оружейников.
«Испытанием доказано,— говорилось в наказе Екатерины II особой комиссии по делам тульских оружейников (1778 г.),— что империя наша во многих благополучно и славно оконченных войнах защищалась оружием дела сего завода, не дознав недостатка ни в числе мастеров и работников, ни в искусстве их от времени далее возрастающем».
В XVIII веке население Тулы значительно возросло и к 1740 году достигало 14 тысяч жителей. Из этого числа на городской стороне проживало до 9 тысяч, в Кузнецкой слободе (Заречье) — более 4 тысяч и на Чулковской (названной по имени начальника Кузнечной слободы стольника Клемента Чулкова) — около тысячи жителей. В конце XVIII века население города увеличилось уже до 30 тысяч человек, а в начале XIX века (в 1811 году) оно составляло уже 52 тысячи.
Хотя по количеству жителей город мог считаться одним из наиболее крупных в России, его внешний облик продолжал оставаться очень и очень неприглядным. Не было правильной сети улиц, сохранилась старая путаница кривых «проулков» и тупиков. Каждый строился, где мог. Пожары были хроническим бедствием не только XVIII, но и XIX веков.
Во второй половине XVIII в. в городе возникли многие крупные постройки. Разбогатевшие казенные оружейники — предприниматели строились на широкую ногу. По проектам выдающихся архитекторов они воздвигали огромные каменные палаты, роскошно отделанные дворцы. Некоторые из них сохранились до наших дней и могут служить примером богатства и изощренных вкусов хозяев этих «палаццо». Усадьбы, на которых стояли огромные дома тульских богатеев с многочисленными надворными постройками, занимали обычно целые кварталы. Строилось много каменных церквей, воздвигавшихся вновь или на месте деревянных. Среди них выделялся своей архитектурой Успенский собор (1762—66 гг.) и колокольня (1779 г.) в кремле. Здание собора в виде огромного куба, увенчанного пятью главами,— интересный образец стиля русского барокко; большую художественную ценность представляет фресковая роспись внутренних стен собора мастеров Ярославской школы настенной живописи и кирпичные орнаменты снаружи.
Рост тульской торговой буржуазии в XVIII веке нашел свое яркое выражение в строительстве (80-ые годы) «Гостиного двора» (торговых рядов), похожего на манеж. Его архитектура вызывала восхищение поэта В. А. Жуковского (1783—1852 гг.). В нем гулял и Н. В. Гоголь, посетивший Тулу проездом в 1851 году.
В 1775—1777 гг. при Екатерине II в результате размежевания ряда губерний Центральной России Тула становится центром наместничества, а в 1797 г. губернским городом. Эти важные административные реформы сопровождались так называемым генеральным межеванием города на основе утвержденного правительством плана перестройки Тулы. Создавалась правильная сеть улиц, разбивались новые площади, строились крупные каменные здания губернских учреждений, типографии и некоторых учебных заведений, главным образом на центральной, Киевской улице (ныне проспекте Ленина). Отныне ни одно новое здание, никакая постройка не могли строиться без утвержденного местоположения и определенного архитектурного облика, в особенности на центральных улицах города.
Во время осады Тулы крымскими войсками все жители непрестанно молились иконе Николая Чудотворца, именуемой "Никола Тульский". Речь идет о самой древней святыне города Тулы. В середине 16 века днепровский казак по имени Ермолай, находясь в нашем городе, на болотистом месте нашел образ Николая Чудотворца. В его честь вблизи Тульского Кремля им же была построена церковь "Николы на Площади", в которой и находился образ.
В древнем предании, сохранившемся до наших дней в Туле, говорится: "Ходил Николай Чудотворец по Святой Руси и удивлялся особой любви к нему русского народа. Был он и в Туле и сказал: "Здесь меня любят более всего. Буду этому городу защитой. И какой бы враг ни напал на него, не сможет его взять".
Через некоторое время после взятия нашими войсками Казани в этом городе одной из первых была построена церковь во имя "Николы Тульского". В этой церкви находилась точная копия иконы Николая Чудотворца, привезенная из Тулы. Служил в ней священник Ермолай, по принятии монашеского пострига Гермоген, впоследствии ставший Патриархом Московским и всея Руси. По предположениям тульских краеведов Н. И. Троицкого и П. Ф. Андреева, днепровский казак Ермолай и священник Ермолай (Гермоген) - одно и то же лицо.
В 1579 году в Казани после пожара, случившегося "близ церкви Святителя Николая, яже зовется Тульским", была найдена икона Божией Матери, названная впоследствии "Казанской". Она была поставлена в церкви "Николы Тульского". Свидетельство об этом сохранилось в древнем "Сказании о явлении чудотворного образа Пресвятой Богородицы в Казани".