Ко Дню Победы 9 мая 1945 г. в Петрозаводске заработало более 30 предприятий. В 1949 г. промышленность Петрозаводска достигла довоенного уровня. Когда в Петрозаводске открылся новый кинотеатр, ему было дано название «Победа». Имя Победы получил заложенный на субботниках парк на набережной Онежского озера. В 1969 г. в честь 25-летия освобождения Карелии и Петрозаводска от захватчиков на площади Ленина открылся мемориальный комплекс: у Братской могилы борцов за советскую власть на могиле Неизвестного солдата зажегся Вечный огонь Славы. В 1977 г. на улице Антикайнена открылась Галерея Героев Советского Союза — уроженцев Карелии.

В первые послевоенные десятилетия в городе появились знаковые здания. Столица союзной республики должна была соответствовать своему статусу. В 1955 г. в новом здании театра начал работу Государственный музыкально-драматический театр КФССР, Музыкальная труппа открыла сезон 5 ноября 1955 г. опереттой И. Дунаевского «Вольный ветер». В последующие годы театр радовал зрителей многообразием музыкальных жанров. 27 марта 1959 г. в театре состоялась премьера первого национального балета «Сампо» на музыку Г.-Р.Н. Синисало. Духом «Калевалы» был проникнут весь спектакль, основой пластического языка в нем стали народные карельские танцы.

С появлением вокзала главная улица города (проспект Ленина) получила свое начало, а с Привокзальной площади открылся вид на центр и озеро - ландшафтную доминанту города.

В 1959 г. в новом здании на Пушкинской улице приняла первых читателей Публичная библиотека, получившая статус Национальной библиотеки Республики Карелия в 1991 г. Сегодня Национальная библиотека Республики Карелия — одно из крупнейших культурных учреждений региона, выполняющее одновременно функции информационного центра, хранителя культурного наследия, просветительского института и площадки для интеллектуального досуга.

В 1960 г. пополнилось число музеев Петрозаводска — открылся Музей изобразительных искусств в здании Олонецкой мужской гимназии. Среди коллекций музея особое место занимает уникальное собрание иконописи Карелии XV-XIX вв. Эта коллекция насчитывает более 2400 тыс. икон, считается одной из самых крупных на Севере России собраний русской иконописи.

В 1962 г. рядом с Публичной библиотекой и Музеем изобразительных искусств для Центрального государственного архива КАССР было построено специализированное здание для хранения документов, в котором республиканский архив располагается до сих пор.

В Петрозаводске работало одно из самых крупных в России книжных издательств «Карелия». Начиная с 1935 г. «Карелия» пять раз издавала карело-финский эпос «Калевала» на русском и финском языках. Огромными тиражами и по доступной цене в издательстве выходили произведения русской классической и карельской литературы, а также литература для детей.

В 1965 г. на одной из центральных площадей — площади Кирова — появилось новое здание Финского драматического театра и театра кукол. Только в 1965 г. национальный театр получил свой дом — на проспекте К. Маркса были проведены работы по реконструкции комплекса, в который входили здание кинотеатра «Триумф» и гауптвахта, где впоследствии стал работать Театр кукол. Автором проекта выступил московский архитектор и скульптур Савва Бродский, который не только спроектировал здание, интерьер, но и сам выполнил отдельные декоративные детали оформления, в частности, мозаичное панно на фасаде здания, изображающее героя «Калевалы» Илмаринена. Кузнец, из-под тяжёлого молота которого разлетаются золотые искры, стал визитной карточкой театра.

В 1967 г. в Петрозаводске начал работу филиал Ленинградской консерватории им. Н.А. Римского-Корсакова. В первые годы в новом вузе преподавали ведущие профессора Ленинградской консерватории. Сейчас это одно из крупнейших на Северо-Западе учебных заведений в своей сфере.

В первые послевоенные десятилетия Онежский завод перестроил производство для нужд лесной промышленности. В 1955 г. в сборочном цехе Онежского завода из деталей, произведенных на Минском тракторном заводе, стали собирать трелевочные тракторы ТДТ-40. В январе 1956 г. Совет Министров СССР переименовал «Онежский машиностроительный и металлургический завод» в «Онежский тракторный завод» (ОТЗ). В 1960-1970-е гг. ОТЗ приступил к серийному выпуску более мощных и производительных тракторов. Несколько десятилетий завод обеспечивал потребности лесозаготовителей Карелии. В 2018 г. в Петрозаводске на производственной площадке Онежского тракторного завода возникло ООО «Амкодор-Онего» – машиностроительное предприятие, специализирующееся на выпуске колесных харвестеров и форвардеров марки «АМКОДОР», с 2022 г. предприятие вошло в состав холдинга «АМКОДОР-ЛЕСМАШ», ведущего в Республике Беларусь производителя лесозаготовительной техники.

В 1960 г. началось строительство Петрозаводского завода тяжелого бумагоделательного машиностроения («Петрозаводскмаш»). Большинство оборудования, производимого на «Петрозаводскмаше», ранее закупалось за границей. Предприятие изготовило первую отечественную технологическую линию по производству мешочной бумаги для Сегежского целлюлозно-бумажного комбината (г. Сегежа, Республика Карелия). «Петрозаводскмаш» модернизировал устаревшее оборудование целлюлозно-бумажных комбинатов Карелии, затем начал осваивать производство наиболее сложной продукции — бумагоделательных машин. В 2005—2008 гг. «Петрозаводскмаш» поставил основное и вспомогательное оборудование для завода по выпуску газетной и журнальной бумаги в г. Шклове (Республика Беларусь) производительностью 40 тыс. т. в год. В 2010 г. завод вошёл в дивизион предприятий Госкорпорации «Росатом». Сейчас это не одно, а несколько предприятий, которые производят и поставляют оборудование для атомной промышленности, нефтегазовой отрасли, традиционной энергетики, горно-металлургического комплекса, химического и бумагоделательного производств.

Деревообрабатывающая промышленность всегда была представлена в городе большим количеством предприятий. Самым большим и известным в республике и за ее пределами являлся Петрозаводский лесопильно-мебельный комбинат. Завод выпускал экспортные материалы, считался ведущим в производстве мебели. В настоящий момент на месте производства существует ООО «Соломенский лесозавод». Основным видом продукции являются фрезерованные детали из цельной и сращенной древесины.

В городе у воды традиционно строили корабли. В ХХ в. здесь действовало два судостроительных завода: Петрозаводский судоремонтно-судостроительный завод и судостроительный завод «Авангард», которые изготавливали плавсредства для разных целей. В 1970-е гг. на «Авангарде» освоили производство прогулочных яхт для населения. Прогулочная яхта «Ассоль» стала лучшей в стране. В эти же годы в Петрозаводске возникла традиция проводить Онежскую регату  — международную многодневную парусную гонку на яхтах, которая до сих пор ежегодно проходит в Карелии на акватории Онежского озера со стартом и финишем в городе Петрозаводске.

Сейчас традиции судостроения продолжает «Онежский судостроительный-судоремонтный завод», осуществляющий выпуск и восстановление плавучих речных и морских средств. Это первая в России цифровая верфь. Завод «Авангард» начал строить экранопланы (гибрид самолета и корабля). В городе располагается предприятие, верфь деревянного судостроения «Варяг», которое ведет строительство деревянных судов (в т.ч. исторических).

Онежское озеро во все времена служило транспортной магистралью. В 1940-2009 гг. в Петрозаводске осуществляло свою деятельность Беломорско-Онежское пароходство. Первоначально в задачи БОПа входила транспортировка грузов и пассажирские перевозки в районе Онежского озера, Беломорско-Балтийского канала с его акваторией, западной части Белого моря; далее география расширилась. К 1960-м гг. в составе пароходства появились скоростные пассажирские и туристические суда. С 1965 г. пароходство стало осуществлять перевозки экспортно-импортных грузов в смешанных плаваниях («река-море») за границу. ООО «Беломорско-Онежское пароходство» ликвидировано в 2009 году, в настоящее время действует судоходная компания под наименованием ООО «БОП» («Беломорско-Онежское пароходство»).

Город расширял свои границы. В 1960-х гг. началось строительство новых городских микрорайонов, которое продолжается до сих пор. На современный момент самыми большими микрорайонами города являются «Древлянка» и «Кукковка». Районы разделены между собой лесополосой, в которой расположена лыжная трасса «Фонтаны» (названа по наличию фонтанов на лыжне). Рядом в лесополосе расположен республиканский спортивный комплекс «Курган». Здесь же проходят городские и республиканские соревнования по зимним видам спорта. Ощущение присутствия тайги в городе делает проживание в прилегающих районах особенно привлекательным. Эта традиция поддерживается в городе с 1970-х гг., когда началась застройка микрорайона «Кукковка». При строительстве многоэтажек во дворах оставляли островки леса, которые присутствуют и сейчас.

С 1961 г. районы города стали соединяться регулярным троллейбусным сообщением. В городе строилось большое количество детских садов, школ, техникумов, больниц; появились новый большой стадион, кинотеатр «Калевала». 29 июня 1979 г. впервые отмечался День города, ставший любимым праздником горожан.

В начале 1990-х гг. оделась в гранит Онежская набережная. Этому способствовало наличие рядом с Петрозаводском каменных карьеров и предприятий, связанных с камнеобработкой. С 1991 г. на набережной стала формироваться арт-галерея памятников — подарков городов-побратимов Петрозаводска. Благодаря компания «MB Barbell», местному производителю спортивного оборудования, на набережной возник самый большой в России тренажерный зал под открытым небом. Сейчас набережная считается визитной карточкой города.

В 1991 г. у Петрозаводска появился современный герб. В результате конкурса из многих вариантов выбрали герб за авторством Олега Чумака. Герб был утвержден решением Петрозаводского городского Совета народных депутатов 19 апреля 1991 г.

1 марта 2001 г. у города появился флаг, утвержденный решением IX сессии Петрозаводского городского совета XXIV созыва. Эскиз разработал главный художник города Николай Тришков.