Сестрорецк – с населением 41160 жителей, крупнейший населенный пункт Курортного района. Первое упоминание о торговом поселении-ярмарке Сюстербэк в устье реки Сестры было найдено в шведских хрониках 1643 года.

В результате Северной войны Петру I удалось отвоевать эти земли, включая и устье реки Сестры. Здесь в мае 1703 года русские войска разгромили двенадцатитысячную армию шведского генерала Крониорта.

Чтобы закрепиться на этих землях, в 1706 году недалеко от устья реки Сестры была построена гавань. В 1710 году в эти места была отправлена экспедиция с целью изыскать железные руды и составить карту местности.

Новая история начинается с посещения Петром I 20 сентября 1714 года реки Сестры. Император приказал возвести на берегу Финского залива летний дворец, а рядом разбить сад. Дворец был построен в 1719—1724 годах из кирпича местного производства (впоследствии, в 1781 году он был разобран). Около этого дворца посадили примерно 2000 молодых дубков. Через несколько лет решили построить плотину на реке Сестре. Плотина стала использоваться по другому назначению, так как долгая Северная война вызывала потребность в усилении производства оружия. В июне 1721 года началось сооружение оружейного завода под руководством командира Олонецких заводов полковника Вильгельма Геннина. В 1723 году он был отправлен на сибирские заводы, а работу на Сестрорецком оружейном заводе завершал полковник Матвей Вырубов.

После постройки плотины на реке Сестре образовалось обширное водохранилище — Сестрорецкий Разлив. 27 января 1724 года завод был открыт. Завод обеспечивал армию пистолетами, мушкетами и пушками, а также выпускал гражданские вещи (петли, ручки для дверей, медные пуговицы), решетки для реки Фонтанки, Екатерининского канала. При заводе также действовали 15 пороховых мастерских (в 1740 году их оборудование было передано Охтинским пороховым заводам). Сестрорецкие мастера сделали известную «Папинову машину» на основе чертежей М.В. Ломоносова, а также серебряную раку, предназначенную для мощей Александра Невского.

Испытание потаенного судна (прототипа первой подводной лодки) происходило в 1721 г. в присутствии Петра I. Испытания проводились на реке Неве у Галерного двора. В г. Сестрорецке в память этому событию установили памятник. В 1721 году, одновременно с постройкой оружейного завода, на его территории была возведена деревянная Петропавловская церковь, после пожара 1730 года она была отстроена на другом месте.

В 1735 году на Дибуне-болоте, около мызы «Осиновая роща» был построен Чернореченский чугунолитейный завод, выплавлявший металл из местной руды. Первую плавку он дал осенью того же года и продолжал снабжать сырьем Сестрорецкий оружейный завод на протяжении более чем пятидесяти лет.

Во время русско-шведской войны 1741—1743 годов в Сестрорецке сооружены укрепления. Земляные укрепления были восстановлены во время Крымской войны 1853—1856 годов, в июне 1855 года город выдержал бомбардировку со стороны англо-французского флота.

В 1809 году было образовано Великое княжество Финляндское в составе Российской империи, а в 1811 году в него была включена Выборгская губерния вместе с Сестрорецком, после чего граница Финляндии с Санкт-Петербургской губернией прошла по реке Сестре.

В 1847 году от Дубковской пристани на побережье Финского залива до Оружейного завода была проложена линия конно-железной дороги. С июня 1849 по сентябрь 1852 года Иван Овсов и Дмитрий Зубов по соглашению с департаментом военных поселений выстроили шоссе от Дубковской пристани до парадного подъезда завода длиной 1410 погонных саженей (около 3 км). 21 сентября 1853 года в результате сильного урагана волнами Финского залива дорога была разрушена.
Именным указом императора Александра II от 1 февраля 1864 года завод с прилегающей территорией выделен из состава Выборгской губернии и присоединен к Петербургской губернии. Было обещано, что взамен Финляндии будет передана «или прибрежная полоса у Ледовитого моря к западу от р. Якобс-Эльф [средств Ворьема и далее Печенга], <…> или же, по надлежащей разверстке и оценке, свободные угодья С.-Петербургской губернии, расположенные вдоль границы».

15 июля 1868 года возник крупный пожар, который уничтожил около 800 домов и кладбище. В селении уцелело не более 50 домов.

12 июля 1871 года в центре города (ныне — площадь Свободы) была заложена новая каменная Петропавловская церковь, строенная по проекту архитектора Г.И. Карпова. Ее торжественное освящение совершил 9 июня 1874 года митрополит Новгородский, Санкт-Петербургский и Финляндский Исидор (Никольский).

2 ноября 1871 года открылось движение по железнодорожной ветке Белоостров - Сестрорецк длиной в 6 вёрст. Но из-за убыточности с 1 января 1886 года движение по ней было полностью прекращено. В конце 1880-х годов рассматривался вопрос о строительстве конно-железной дороги из Старой Деревни вдоль уже существующей грунтовой, но в конце концов было принято решение строить дорогу на паровой тяге.

23 июля 1893 года был открыт первый участок новой Приморской железной дороги от Новой Деревни до Озерков, 12 июля 1894 года дорога была продлена до Лахты, 31 октября того же года — до Раздельной (ныне — станция Лисий Нос), а 26 ноября — до Сестрорецка.

В 1889 году председателем только что созданного «Акционерного общества Приморской Петербургско-Сестрорецкой железной дороги» стал инженер Петр Александрович Авенариус. В поселке Тарховка Авенариус строит для лучшего управления акционерным обществом и строительством усадьбу. В 1894 году дорога вошла в эксплуатацию. Цены за проезд и провоз багажа, а также необходимость обслуживания пристани в Лисьем Носу сделали работу общества убыточной. С целью экономического развития П.А. Авенариус попросил правительство выделить участок земли на берегу Финского залива в устье реки Сестра для строительства Курорта, что соответствовало уставу общества.

9 июня 1898 года Кабинет министров разрешил строительство Курорта, выделив 54 десятины в бесплатную аренду сроком на 60 лет и обязательством построить железную дорогу Сестрорецк-Курорт.

10 июня 1900 года состоялось открытие санатория «Сестрорецкий Курорт». Вокруг санатория шло интенсивное освоение земель под дачную и санаторную застройку. На берегу Ржавой канавы появился поселок Дюны. Железная дорога была продлена от ст. Курорт до п. Дюны (ст. Школьная, ст. Дюны). В конце железной дороги при содействии П.А. Авенариуса была построена Дюнская церковь Христа Спасителя. Возле этой церкви 4 декабря 1909 года был похоронен Авенариус Петр Александрович.
Впоследствии церковь, оказалась на передней линии фронта в годы войны и была разрушена, вместе с могилами. В 1970 годы еще можно было некоторое время видеть остатки фундамента церкви и разбитый постамент для могильного креста, на котором можно было прочитать надпись: «Созидателю сего храма, преобразователю глухой местности в Сестрорецкий Курорт П.А. Авенариусу». Осколки памятника П.А. Авенариусу некоторое время хранились в краеведческом музее 434 школы п. Разлив, и в дальнейшем переданы в санаторий Сестрорецкий курорт.

После постройки Приморской железной дороги Сестрорецк стал крупнейшим центром отдыха на всем побережье Финского залива. В 1898 году акционерное общество Приморской железной дороги основало в лесопарке на берегу залива один из первых на северо-западе России санаториев «Сестрорецкий курорт». В 1903 году курорт получил высшую награду на международной выставке в Спа в Бельгии.

С 1894 по 1902 год мастер-оружейник Сергей Иванович Мосин, автор знаменитой трехлинейной винтовки образца 1891 года, был руководителем Сестрорецкого завода. В годы Первой мировой войны завод функционировал на полную мощь. В июле—августе 1917 года на озере Сестрорецкий Разлив В.И. Ленин и Г.Е. Зиновьев скрывались в шалаше от преследований Временного правительства.

В 1918 - 1940 годах в 2 км к северу от города проходила государственная граница с Финляндией. С 1922 года Сестрорецкий завод преобразован в инструментальный завод.

В 1923 году по приказу наркомздрава Н. А. Семашко «Сестрорецкий курорт» по профилю оздоровления был определен как кардиологический. В 1924 году здесь частично восстановили отделение физиотерапии и расширили лабораторию, в лечении широко применялась лечебная физическая культура, работали стоматологический и рентгеновский кабинеты, перевязочная, аптека, поликлиника. Только за три месяца 1924 года санаторий принял 1435 пациентов. В 1937 году санаторий передали в военное ведомство.

Постановлением Президиума ВЦИК от 16 июня 1925 года поселки Дюны, Ермоловская, Курорт, Разлив, Тарховка и Александровская были присоединены к Сестрорецку, а сам он получил статус города. 15 июля 1928 года по проекту архитектора А.И. Гегелло открыт гранитный памятник «Шалаш». В 1931 году был закрыт Петропавловский собор и в 1932—1933 годах разобран. На его месте построили здание школы.

В годы Великой Отечественной войны рядом с Сестрорецком была расположена линия фронта. В сентябре 1941 года на подступах к Сестрорецку финские войска остановили свое наступление. Передний край проходил по Ржавой канаве на 39-м километре Приморского шоссе, здесь был остановлен танковый прорыв финской армии и здесь проходил рубеж сестрорецкой обороны. С этого рубежа в июне 1944 года советские войска перешли в контрнаступление.

Во время Великой Отечественной войны деревянный курзал «Сестрорецкого Курорта» был полностью разрушен. В 1954 году после капитального ремонта открылся лечебный комплекс санатория. В 1960—1980-е годы в Сестрорецке велось массовое жилищное строительство, преимущественно многоэтажными домами.

В 1969 году построили новую грязелечебницу «Сестрорецкого Курорта». В 1978 году был построен 10-этажный корпус более чем на 500 мест. Также в здании разместились танцевальный зал, конференц-зал, библиотека.

В 2000 году в Сестрорецке установлен памятник Петру I работы скульптора В.А. Петрова и архитектора В.С. Васильева. В 2001 году открыт памятник русскому конструктору и организатору производства стрелкового оружия С.И. Мосину (скульптор Б.А. Петров, архитектор А.Г. Бакусов).

В 2001 году в санатории «Сестрорецкий курорт» после капитального ремонта открылся единственный в Санкт-Петербурге плавательный бассейн с минеральной водой. В 2008 году на всероссийском форуме «Здравница-2008» санаторий стал победителем в номинации «Лучшая бальнеолечебница».

14 июня 2004 года на новом месте была совершена торжественная закладка Церкви Святых равноапостольных Петра и Павла. Новый храм возведен в память о российских моряках-подводниках. Торжественное освящение совершил 11 октября 2009 года патриарх Московский и Всея Руси Кирилл в присутствии министра обороны Российской Федерации и главнокомандующего военно-морским флотом.

В декабре 2004 года на гранты Швеции и Финляндии завершена реконструкция канализационных очистных сооружений в Сестрорецке. В ходе очистки сточных вод удаляются безреагентным способом азот и фосфор, что существенно снизит нагрузку на экосистему Балтики. Еще одним новшеством стало обеззараживание канализационных стоков ультрафиолетом перед сбросом их в водоем.

Постановлением правительства Санкт-Петербурга от 15 февраля 2011 года на территории Сестрорецка, а также поселков Белоостров и Песочный, образован государственный природный заказник «Сестрорецкое болото».