Николаев как город возник благодаря кораблестроению. Вначале он строился как кораблестроительная верфь. На протяжении XIX века Николаев был центром кораблестроения на Чёрном море, а также центром управления Черноморским флотом

Первые известные поселения на берегах рек Южный Буг и Ингул появились в конце позднего палеолита (около 20 тысяч лет назад). В эпоху поздней бронзы (XII—VIII века до н. э.) на месте современного Николаева в период около 300-от лет существовало укреплённое городище киммерийцев,единственный известный порт на севере Чёрного Моря, периода Троянской войны, в историографии получившее название «Дикий Сад».[2] Находки остатков древнего водопровода, относящиеся ко времени существования Ольвии и её Хоры, свидетельствуют об урбанистическом поселении эллинского периода. Территория города была заселена постоянно с начала нашей эры. Уже в период монгольского нашествия есть данные о разорении женского монастыря расположенного на территории нынешнего посёлка Октябрьский. Уже в период Литовского княжества, там же построен порт и укреплённая крепость Витовтск, являвшаяся форпостом в Северном Причерноморье.

В I половине XVIII века большая часть Южного Прибужья оставалась слабозаселенной. Толчком для дальнейшего заселения края стал выход Российской империи, в результате русско-турецких войн, к Чёрному морю — по Кючук-Кайнарджийскому мирному договору 1774 года земли между реками Днепр и Южный Буг отошли к России.

Освободив территорию между Днепром и Южным Бугом и получив право беспрепятственного плавания по Азовскому и Чёрному морям, Российская империяприступила к созданию флота.

В 1783 году санкт-петербургский купец австриец Франц Фабре, пожелавший завести сельско-хозяйственное имение в Херсонском уезде, получил разрешение генерал-губернатора Новороссии князя Григория Потёмкина. В 1784 году ему было отмежовано 500 десятин земли «при реках Буге и устье Ингула». Также Фабре попросил отмежевать ему ещё дополнительно 1000 десятин земли, то есть всего 1500 десятин, и получил разрешение Екатерины II. Таким образом Фаброва дача охватывала весь Николаевский полуостров: жилые и хозяйственные постройки находились в основном на реке Ингул у Казачьего перевоза (современный Ингульский мост), на Виноградной косе (современные территории водной станции Черноморского судостроительного завода и яхт-клуба), на мысе у впадения Ингула в Бугский лиман (Мыс пороховых погребов) и на Осницкой косе (современные Лески); пахотные земли располагались в восточной стороне полуострова. Однако в 1787 году по распоряжению Потёмкина все эти земли были отобраны у Фабре в казну

Рождение города связано со строительством первой верфи. Создание верфи на Ингуле, которой генерал-губернатор Новороссии князь Григорий Потёмкин придавал особое значение, он поручил лично своему первому помощнику по преобразованию южного края статскому советнику Михаилу Фалееву, что следует из ордера № 282 от 27 апреля 1789 года: «Вашему препоручаю попечению … завести верфь на Ингуле».

В ордере № 1065 полковнику Фалееву от 27 августа 1789 года князь Потёмкин дал будущему городу название Николаев: «Фаберову дачу именовать Спасское, а Витовку — Богоявленское, нововозводимую верфъ на Ингуле — город Николаев». Считается, что название Николаев дано Потёмкиным в память о взятии российскими войсками под его предводительством турецкой крепости Очаков 6 (17) декабря 1788 года — в День Святого Николая.[4]

10 ноября 1789 года князь Григорий Потёмкин обратился к Екатерине II с донесением № 84 с просьбой утвердить за Николаевом статус города, согласно Городовому положению Екатерины II от 1785 года. Однако статус города Николаев получил только в октябре 1790 года.[4]

Первым кораблём, построенным в Николаеве, стал фрегат «Святой Николай». Судно заложили на стапеляхНиколаевского адмиралтейства 6 января 1790 года и спустили на воду 25 августа того же года.[5]

В апреле—мае 1790 года по приглашению князя Потёмкина в Николаеве работал архитектор Иван Старов. Он разработал генеральный план города, проекты государственных и личных домов, проект Спасского дворца Потёмкина (построен в 1791 году).[3]

В 1791 году в Николаеве было лишь 26 дворов и 147 жителей. Но уже по состоянию на 1792 год в городе было 1566 жителей, 185 магазинов, лавок и погребов, были открыты торговые ряды.[4] В 1792 году губернатор ЕкатеринославаКаховский так отзывался о Николаеве в письме секретарю Екатерины II тайному советнику Василию Попову

В 1792—1795 годах в Николаеве был построен первый мост — Ингульный (Ингульский). Он был наплавным и проложен на понтонах.[6]

В 1796 году из Херсона в Николаев было переведено Черноморское адмиралтейское управление.

В 1798 году в городе было учреждено училище корабельной архитектуры.

В 1798 году Николаев посетил австрийский путешественник Бальтазар Гакет во время поездки по Северному Причерноморью. Он оставил такие воспоминания о городе: «Пошел прямой дорогой в Николаев, красивейший город сред степей всей Таврии: в нем множество больших улиц, с отдельно стоящими домами, с колоннами, красивыми площадями и большим зданием Адмиралтейства вместе с корабельной верфью».[7]

7 октября 1803 года был высочайше утвержден первый герб города. Он просуществовал 80 лет.

В 1812 году во время Отечественной войны из матросов Николаева и Севастополя был сформирован 75-й корабельный экипаж. Высадившись в устье Дуная, экипаж соединился с армией адмирала Павла Чичагова, участвовал во многих боях и во взятии Парижа. Активное участие в войне принимали также Бугское казачество и эскадрон, сформированный из местных жителей.

C 1816 по 1833 год военным губернатором Николаева был Алексей Грейг. Он много сделал для украшения города: основал бульвар, озеленил улицы и пустыри, построил много зданий, развёл сады.[4]

В ноябре 1820 года Грейг велел начать работы по строительству городского водопровода. Водопровод, получивший название Спасский, сооружался под руководством полковника округа путей сообщения Рокура. Строительство было окончено в 1825 году, но из-за некачественных труб вода подавалась только в дом Главного командира.[8] До конца XIX века вода поставлялась из Спасского источника, откуда её развозили для продажи по городу в бочках.[9]

В 1821 году по предложению городского головы купца Кустова в районе Поповой балки (на юго-востоке Николаевского полуострова) была построена Купеческая пристань.[8] К ней был проложен спуск, по которому на телегах везли грузы. Возле той же Поповой балки приглашённый Грейгом иностранец Самаси открыл кирпичную, черепичную и фаянсовую фабрики, а Алиауди (Аляуди) устроил механическую мельницу, при которой выделывались сукна и фланель. Там же был сооружён пильный завод Бакстера и Лаутона, пивоваренный завод и лесные склады.[3]

В том же 1821 году по инициативе Грейга в Николаеве была построена первая на юге обсерватория. Для её расположения был выбран Спасский холм — наиболее высокое место на Николаевском полуострове. Здание обсерватории было построено по проекту архитектора Фёдора Вунша инженером-гидротехником Борисом Фан-дер-Флисом. Обсерваторией на протяжении 50 лет лет заведовал Карл Кнорре.[3]

В 1822 году была предпринята первая попытка официального именования улиц Николаева: городской полицмейстер Павел Фёдоров разработал проект названий основных улиц города. В проекте предлагались названия тринадцати продольным улицам (идущим с запада на восток Николаевского полуострова) и семи поперечным. Однако Грейг не утвердил этот проект.[10]

В начале 1830-х годов по распоряжению адмирала Грейга из Николаева были проложены линии оптического телеграфа в Севастополь, Херсон и Измаил.

C 1833 по 1851 год военным губернатором Николаева был Михаил Лазарев.[4]

В 1835 году городской полицмейстер Григорий Автамонов на основе проекта Фёдорова разработал новый проект именования улиц, который был утверждён Лазаревым. Именно тогда улицам Николаева было дано первое официальное название.[10]

Кроме того, по предложению полицмейстера Автамонова город официально был разделён на три части. Автамонов предложил названия Санкт-Петербургская, Московская и Военная Адмиралтейская. Однако Лазарев утвердил следующие: Городовая часть — от Артиллерийской улицы до Садовой, Адмиралтейская часть — от Садовой улицы до 6-й Слободской, Херсонская слободка — от 1-й до 10-й Военной улиц. Городовая часть получила название по своему населению, состоявшему из городских сословий: дворян, духовенства, мещан. Адмиралтейская часть была населена военными адмиралтейскими мастеровыми, а Херсонская слободка названа по близости к Херсонской дороге. В городовой части была сосредоточена вся административная, торговая и культурная жизнь, жила привилегированная часть населения; остальные обитали на окраинных рабочих и военных слободах.[3]

Бывший в 1837 году проездом в Николаеве поэт Василий Жуковский так отозвался о городе - В 7 часов утра в Николаеве. Широкий Буг. На месте переправы верфи. Сад из тополей и верб, дубов, обнесенный белою стеною… Вблизи обсерватория, прекрасное здание в стороне, окруженное лесом тополей и верб. Город красивый. Есть здания довольно огромные, все прочие приятной архитектуры. Остановились пить кофе в Николаеве. Прекрасный чистый город, до 40 тысяч жителей, считая 13 тысяч войска. До 50 (тысяч) капиталов. Удачная постройка кораблей… которая стоила более миллиона.

Во время Крымской войны Николаев стал главной тыловой базой Черноморского флота. Николаевское адмиралтейство обеспечивало флот и армию необходимым вооружением. Кроме того в Николаеве было сформировано и отправлено в Крым четыре экипажа из мастеровых (до 4000 человек), которые принимали участие вобороне Севастополя. Казармы, школы, частные дома оборудовались под госпитали для раненых, эвакуировавшихся из Севастополя.

В 1855 году, когда возникла угроза захвата Николаева и в городе было объявлено осадное положение, вместо переправы через Бугский лиман на том же месте был сооружён наплавной мост из брёвен, примыкавший к каменной дамбе. Мост длиной около 900 м получил название Бугский или Спасский, но в XIX века был переименован в Варваровский — по селу Варваровка на правом берегу лимана, куда он вел. Мост просуществовал до Второй мировой войны, после которой был восстановлен в прежнем виде.[8]

Чтобы предупредить возможное вторжение в Николаев вражеских кораблей и войск, на подступах к городу силами солдат и мирного населения возводились укрепления, было установлено 160 пушек. Когда русскими войсками был оставлен Севастополь, вражеские корабли сделали несколько неудачных попыток прорваться в Николаев.

Подписанный после Крымской войны Парижский мирный договор запрещал всем черноморским державам иметь на Чёрном море военные флоты, арсеналы и крепости. Изначально представитель Англии лорд Кларендон пытался принудить Россию разрушить морские верфи в Николаеве, но без успеха. С формальной точки зрения Николаев не подходил к понятию порта, лежащего на Чёрном море, поскольку расположен на Южном Буге