Петр I, пришедший к власти в конце XVII в., «прорубил окно» не только в Европу, но и на юг, чтобы оживить торговлю, открыть рынки, стимулировать развитие промышленности, наладить культурные связи, сделать Россию одним из могущественных государств мира. Для решения этих задач необходимо было обеспечить выход России к морю.

Молодой правитель устремился к Азову. Однако первый поход закончился для него неудачей. Убедившись, что без флота и новой военной техники Азова не взять, царь отправляется в Воронеж и создает там верфь.
Постройка Азовской флотилии требовала много пушек, снаряжения, оружия, якорей. Сначала Петр I широко использовал продукцию Романовского и Боринского заводов для военных целей. Однако мощностей этих производств было недостаточно. Требовалось создать крупный комплекс вододействующих металлургических предприятий на притоках р. Воронеж.

Так, в 1702 г. в селе Липские Студенки Малые, находившееся на месте современного Липецка, в основном был построен Верхний Липецкий завод с полным циклом производства. В 1707 г. началось строительство Нижнего Липецкого завода, вызванное нехваткой энергетических ресурсов для рассверливания пушек на Верхнем заводе. Завод получил название «Нижний», поскольку находился ниже по течению р. Липовки от Верхнего завода.

Липские заводы представляли собой своеобразный комбинат, вся деятельность которого подчинялась одной цели – производству снаряжения для армии и флота. В его комплекс входили железные рудники, каменные карьеры, металлургический, пушечнолитейный, заводы, шляпная и красильная фабрики, механическая мастерская. Эти предприятия ежегодно выпускали до 600 пушек, большое количество ядер, якорей, цепей, шляп, сукна и много других изделий. В 1707 году Липские заводы занимали второе место в России по выплавке чугуна.

Первые сведения о пребывании Петра Великого на территории современного Липецка относятся к февралю 1703 года, когда царь проезжал по Большой Посольской дороге через с. Студенки Большие, мимо монастыря Паройская пустынь и с. Липские Студенки Малые. Описание путешествия оставил голландский путешественник Корнелий де Брюин, находящийся в царской свите.

Петр I не раз посещал Липецкие заводы, но документально подтвержден только его последний приезд в 1722 году, когда император сделал несколько распоряжений об организации работы Липецкой группы заводов и их дальнейшей судьбе. Здесь царь сделал знаменитый оттиск руки на формовочной земле, который рабочие залили чугуном. Он хранится в Липецком областном краеведческом музее.

Не исключено, что Петр I участвовал в закладке Христорождественского храма при заводах.

Основанные Петром I металлургические заводы просуществовали в Липецке по конца XVIII в. В 1805 г. на территории Верхнего Липецкого завода был разбит сад курорта Липецкие минеральные воды, известного как Нижний парк.

Существует легенда, связывающая имя Петра Великого и открытие в Липецке минеральных вод. Так, первый историограф Липецкого курорта профессор И. Пфеллер в своей книге «Описание Липецких минеральных вод...» (1804) пишет, что первый источник минеральной воды был открыт будущим императором в 1707 году и «употребляем был государем с успехом в его болезни».

В XIX-XX вв. в Липецке было установлено несколько памятников Петру I: обелиск, установленный на средства купца П. М. Небученова (1839), композиция из пушек, отлитых в 1770-х годах (1866), фонтан из пушек (1872, не сохранился), часовня в честь святых апостолов Петра и Павла состоялось (1885, разобрана в 1931; построена на другом месте в 2002), скульптура императора, установленная в ознаменование 300-летия русского флота (1996).