До царствования Анны Иоанновны заключенные сидели в казематах бастионов и куртин. Как выглядели эти помещения, можно увидеть на Зотовом бастионе, в северо-восточном углу крепости, где два каземата открыты для экскурсий. В 1740 году появилось специальное тюремное здание - Секретный дом Алексеевского равелина, - предназначенное для одиночного заключения. Оно было снесено в 1895 году, но до этого там успели побывать Павел Пестель, Кондратий Рылеев, Михаил Бакунин, а Чернышевский даже написал там "Что делать?".
В 1872 году во внутреннем дворе Трубецкого бастиона была построена двухэтажная тюрьма на 69 одиночных камер. Они предназначались прежде всего для подследственных: здесь шли допросы, и важно было гарантировать полную изоляцию арестованных. Тюрьму построили по последнему слову тогдашней пенитенциарной техники, по образцу аналогичного учреждения в Чикаго. Среди заключенных Трубецкого бастиона самые известные - народовольцы Андрей Желябов (непосредственный руководитель цареубийства) и Николай Морозов (всего он провел в одиночке 26 лет), старший брат Ленина Александр Ульянов, Лев Троцкий, Максим Горький (он просидел здесь около месяца в 1905 году и написал пьесу "Дети солнца").
Сейчас тюрьму можно посмотреть изнутри. Входят в нее через кордегардию, где находился караул и грелась зимой стража. Здесь выставлена одежда арестантов - и подследственных, и уже приговоренных к каторге (с пресловутым "бубновым тузом" на спине). На первом этаже несколько камер восстановлены такими, какими они были в 1870-е годы: стены обиты слоем ваты, препятствующим перестукиванию, мебель деревянная. Остальные камеры, образца 1880-х годов, гораздо аскетичнее: железная кровать вмонтирована в пол, столик - в стену. В углу унитаз и умывальник, окно выходит на глухую стену бастиона. Хотя арестантов не подвергали особым пыткам, а условия содержания отвечали элементарным гигиеническим нормам, сидеть здесь было не сахар. История тюрьмы знает десятки случаев душевных заболеваний; большой шум вызвало самосожжение в камере курсистки Марии Ветровой в 1897 году. Впрочем, заключенные здесь редко задерживались дольше чем на год-два. Отсюда везли или на смертную казнь (вешали и расстреливали в Шлиссельбурге или Лисьем Носу), или в Сибирь. Из Трубецкого бастиона, как и из других тюрем Петропавловской крепости, за все время их существования не было совершено ни одного побега. Совершенная система двойного контроля демонстрируется на первом этаже в маленьком музейчике восковых фигур.
В феврале 1917 года всех заключенных Трубецкого бастиона освободила победившая революция. Летом 1917-го в тюрьме оказались бывшие царедворцы Николая II. С октября к ним присоединились и другие политики, несимпатичные большевикам. Осенью 1918 - весной 1919 года в тюрьме содержались арестованные по ленинскому указу "О красном терроре". В одиночных камерах сидело по шестьдесят человек. В крепости шли массовые расстрелы заложников. Среди убитых в крепости - великие князья Николай Михайлович (крупнейший специалист по истории России времен Отечественной войны 1812 года), Георгий Михайлович (директор Русского музея), Дмитрий Константинович и Павел Александрович. Перед смертью им объявили, что расстреливают их в отместку за убийство немецкой контрреволюцией Карла Либкнехта и Розы Люксембург. Последними заключенными в тюрьме Трубецкого бастиона были, по всей видимости, участники Кронштадтского мятежа. А в 1924 году здесь открылся музей.