Планирование площади приписывают известному архитектору Ивану Старову, но ни одного документа в подтверждение этого факта нет. Вероятнее, площадь распланировал военный инженер Иван Князев, который создал первый реальный план города.
Расположение площади у самого обрыва над Ингулом не было случайным: здесь начинался парадный въезд в город.
Организационным центром площади стало здание Магистрата, построенное в середине 1793 года по проекту Ивана Старова и выдержанное в стиле строгого классицизма. В 1794 году Магистрат был взят Морским ведомством и здесь впоследствии разместились его различные учреждения: Старая экспедиция, Главная гауптвахта (вследствие чего здание вошло в историю под названием "гауптвахта"), с 1914 года здесь размещался Музей изобразительных искусств имени В.В. Верещагина, а затем и естественно-исторический музей. Здание Магистрата было разрушено примерно в 1936 году с целью расширения площади.
В 1909 году перед зданием магистрата в честь двухсотлетия Полтавской победы был установлен памятник Петру I. Впоследствии памятник, изготовленный на «скорую руку» из недолговечного материала, начал разрушаться и поэтому его демонтировали.
Между Магистратом и морским бульваром в 1898 году был разбит небольшой сад, окруженный красивой чугунной решеткой, который был уничтожен в то же время, что и Магистрат.
С западной стороны площади весь квартал занимали длинные одноэтажные здания — "каменные лавки" с караульной и сторожевой башней, построенные в 1793 году по проекту Ивана Старова. Через пятнадцать лет они уже, наверное, не использовались по назначению, поскольку на плане города 1808 лавки уже не упоминаются.
В связи со старостью лавки были разобраны и на их месте в 1826 году возвели здание Конторы над портом в классическом стиле (архитектор, вероятно, Федор Вунш). Это здание было разрушено во время Второй Мировой войны.
На месте Конторы в 1954 году построили здание обкома КПУ. Сейчас здесь находятся Николаевский городской совет и его исполнительные органы, а также редакции местных газет.
С северной стороны площадь обрамлял огражденный ажурной чугунной решеткой с турникетами на входах Морской бульвар, который был разбит в 1826 году по распоряжению Алексея Грейга. Сейчас это Флотский бульвар. Чугунная решетка снята после войны и частично, по информации известного исследователя истории Николаева Ю. Крючкова, установлена на территории бывшего Дома офицеров флота (сейчас Николаевский дворец культуры и искусств).
С площади над Ингульским спуском просматривался железнодорожный мост, построенный в 1916 году. После ликвидации окружной железной дороги в 70-е годы ХХ века мост был демонтирован.
На северо-востоке площади, над холмом возвышался собор в честь Святого Григория Великой Армении, построенный в 1793 году (в 1798 году — переименован в Адмиралтейский собор). Это был главный собор Черноморского флота. С установлением советской власти в соборе открыли Музей революции. Примерно в 1937-1938 годах здание бывшего собора разрушили и на его месте построили парашютную вышку. Сад, который окружал собор, был превращен в велодром, на котором соревновались николаевские велосипедисты.
В 1944 году на месте собора было устроено кладбище с могилами десантников и разбит сквер. В 1946 году рядом с могилой соорудили памятник десантникам (скульптор А.М. Измалков, архитекторы А.К. Марочинский и И.И. Пейсахис). В 1974 году после реконструкции памятник, надгробные плиты, вечный огонь и сквер вокруг объединили в единый мемориальный комплекс, а памятник был заменен на новый (скульптор Ю. П. Поммер, архитектор А.Н. Душкина). Авторами проекта мемориального комплекса являются николаевские архитекторы Вадим и Ольга Поповы.
На южной стороне площади в 1810 году было построено здание Городской управы вместо отобранного Морским ведомством Магистрата. Там же находилось и полицейское управление. Проект принадлежал, вероятно, Федору Вунша. Впоследствии над этим зданием возвели пожарную каланчу. Но незадолго, в 1908 году, Городова управа сгорела. На ее месте в 1911 году по проекту архитектора Евгения Штукенберга была сооружена новая городская управа. Здесь, после событий украинской революции, размещался Городской совет. Здание разрушено во время Второй Мировой войны. На его месте в 70-е годы ХХ столетия возведен Дом связи (ныне Укртелеком).
Рядом с Городской управой в 1830 году построили вспомогательный одноэтажный дом. Сейчас на его месте находится дом облпрофсовета.
Площадь пересекали под прямым углом две главные магистрали города - Адмиральская улица, протянувшаяся вдоль земель Морского ведомства, и Соборная, что связывала город с Елисаветградской дорогой.
На перекрестке ул. Адмиральской и ул. Соборной в 1873 году был сооружен монумент Алексею Грейгу работы Н.А. Микешина и А.М. Опекушина. Памятник был разрушен в 1922 году. Затем на постаменте памятника Грейгу был установлен памятник Ленину работы скульптора В.В. Козлова, который был разрушен немцами во время оккупации Николаева. Новый памятник Ленину на этом же месте был сооружен по проекту скульптора М. Манизера. Впоследствии этот памятник перенесли в г. Первомайск, а новый памятник (скульптор Ш. Микотадзе, архитекторы А. Марочинский и другие) установили в 1957 году на месте разрушенного Магистрата. 22 февраля 2014 во время «ленинопада», который прошел по Украине, скульптуру Ленина сбросили с постамента, а в 2016 году, после снятия статуса «памятник культурного наследия», был демонтирован и постамент этого памятника.
В 2019 году начаты работы по очередной реконструкции Соборной площади.
