В 1879 году на каждом этаже тюрьмы были сооружены карцеры, которые отделялись двойными дверями и пустыми помещениями от коридоров тюрьмы.

По словам В. Фигнер, двери напоминали ряд гробов, поставленных стоймя, за которыми томились узники. Карцеры были сырыми, тёмными и холодными. Железная ставня наглухо закрывала окно. Шаповалов, один из узников крепости, пишет, что в карцере впору было сидеть лишь в полушубке и валенках, но он был брошен в него в одном нижнем белье и халате. Чтобы согреться, он попытался ходить, но ударился о стену и железную кровать. Пол был холодный, как лёд, присесть на него было невозможно, полотно кровати состояло из железных полос, которые впивались в тело.

Режим камер, и особенно карцера, приводил к заболеванию туберкулёзом, ревматизмом, цингой, нервным болезням. Функции врача ограничивались констатацией смерти. Умерших вывозили ночью на кладбище и тайно хоронили. На следующий день комендант доносил об этом царю.

Единственной радостью заключённых была прогулка, которая разрешалась при отсутствии проступков. Продолжительность прогулки - 15 минут через день в сопровождении двух жандармов внутренней охраны на тюремном дворе. Внутренняя охрана тюрьмы состояла из присланных унтер-офицеров. Гулять разрешалось вдоль стен по дорожке. Заключённым было строго запрещено сходить с неё, сорвать какой-нибудь лист с куста.

Петропавловская крепость сыграла важную роль в ходе подготовки и проведения Октябрьского вооружённого восстания.