Одним з найважливіших факторів розвитку Києва за часів правління Миколи І залишався військово-фортифікаційний. Під час російсько-турецької війни 1828-29 Київ, як і раніше при аналогічних конфліктах, виконував роль віддаленої бази формування і тилового забезпечення діючої армії. Через місто рухалися війська і з складів Печорської фортеці їм надавалися зброя та амуніція. Микола І був добре знайомим з містом та його фортифікаційними спорудами ще з часів правління його старшого брата. Тоді він, займаючи посаду головного інспектора інженерної частини (генерал-інженера), доручив скласти пропозиції щодо посилення київських укріплень. Проект Нової Київської фортеці (на Печерську) було розроблено К. Опперманом за участю петербурзьких військових архітекторів і затверджено у березні 1830 Миколою І. За ним передбачалося доповнення Васильківського і Госпітального укріплення шістьма потужними круглими в плані баштами-казармами, розташованими вздовж Наводницького та Кловського ярів і над кручами Дніпра. Фортеця призначалася для розквартировування Першої армії, яку в 1831. вже під час Польського повстання, переведено з Могильова до Києва. Будівництво Нової фортеці розпочалося з закладення в 1831 Вежі №1 Васильківського укріплення і тривало тридцять років. Цар неодноразово бував у Києві і особисто контролював цю роботу. Під час спорудження фортеці, яка зайняла площу понад 100 га, було прокладено нові, прямі і широкі, вулиці – Московську І Миколаївську (Січневого повстання). При цьому було знесено багато приватних будинків, мешканцям яких для переселення виділено райони Хрещатика та Нової забудови над р. Либідь.
Розвиток Києва як центру військово-промислового виробництва за часів Миколи І набув якісно нового характеру. У 1850-54 на розі вул. Московської й Миколаївської постали корпуси Арсенальних виробничих майстерень. З кінця 30-х pp. у місті почали з’являтися і приватні промислові підприємства, на яких було постійно зайнято більше п’ятдесяти та навіть ста найманих робітників. Потужний імпульс цьому дало збільшення сільськогосподарського виробництва, особливо цукрового буряку, обробка якого вимагала оснащення відповідним обладнанням. У зв’язку з цим в Києві 1836 утворилося велике металообробне підприємство купців Дехтярьових, що виготовляло котли, гідравлічні преси та інше обладнання для цукроварень і спиртогорілчаних підприємств. Всього в 40-х pp. XIX ст. в місті нараховувалося 73 промислових підприємства, на яких було зайнято близько 7 тис. чоловік.