В 1818 году последовало «предположение» инженера А. А. Бетанкура, руководившего возведением в Нижнем Новгороде ярмарочного комплекса и градостроительными преобразованиями в целом, о составлении чертежей на строительство нового каменного тюремного замка. Смета на эти работы была выполнена губернским архитектором И. И. Межецким. Как установил петербургский исследователь В. В. Антонов, спроектировал тюремный комплекс архитектор И. И. Шарлемань 1-й.
Как значится на проектных чертежах Нижегородского острога, хранящихся в фондах Нижегородского государственного историко-архитектурного музея-заповедника (НГИАМЗ), они были «высочайше утверждены» 8 мая 1820 года. Об утверждении данного проекта императором говорится и в Полном собрании законов Российской Империи, причем указано, что по такому же плану ведется строительство тюремного здания в Харькове. Сравнение архивных чертежей и фотографий показывает полную идентичность тюремных замков в Нижнем Новгороде, Харькове, где был осуществлен проект того же Шарлеманя, а также в Астрахани (там замок построен в 1821-1824 годах). По действовавшим в то время правилам проекты любого нового казенного здания основывались на «образцовых». Так и случилось с вышеупомянутыми тюрьмами. При их проектировании за основу был принят проект тюремного замка для губернского города, составленный А. Д. Захаровым.
Как и в «образцовом» проекте 1803 года, все постройки Нижегородского острога (и соответственно Астраханской и Харьковской тюрем) решены в монументальных формах и напоминают собой крепостные сооружения. Сходна и общая планировка, при которой арестантский корпус размещается посреди квадратного тюремного двора, обнесенного каменной оградой. В то же время, в отличие от проекта А. Д. Захарова, этот корпус имеет по углам четыре круглых башни, а ограда, наоборот, башен не имеет. По-другому оформлен и совмещенный с административным корпусом въезд на территорию тюрьмы. Подобные отступления от образцовых проектов были вполне допустимы, так как эти проекты носили рекомендательный характер. Таким образом, И. И. Шарлемань использовал проект А. Д. Захарова, внеся в него изменения. После их одобрения проект и применялся при возведении тюремных замков в различных городах.
Строительство Нижегородского острога началось весной 1820-го года, и было в основном закончено через три года. Надзор за производством работ вел губернский архитектор И. Е. Ефимов. Выполненные им в 1820-1830 годах дополнительные чертежи дают представление о первоначальном устройстве тюрьмы.
Двухэтажный арестантский корпус вполне соответствовал требованиям закона о размещении заключенных «по роду преступления». В нем имелись отдельные камеры для мужчин, женщин и несовершеннолетних, а также тюремная больница. Центральную часть корпуса занимала церковь в честь Скорбященской иконы Божией Матери. Она была освящена первый раз 28 сентября 1824 года. Под церковью в подвале находились помещения для секретных арестантов – «темницы». Даже официальные лица, инспектировавшие тюрьму, отмечали, что в них «от сырости воздух крайне изнурительный и вредный для здоровья». Помимо центральной, были еще четыре лестницы, расположенные в башнях. Они позволяли, минуя главный вход, попасть из любой части корпуса в специальные огороженные дворики, предназначенные для прогулок заключенных. Все это должно было препятствовать общению различных групп арестантов.
В административном корпусе, совмещенном с въездом на тюремный двор, находилась «кордегардия» (караульные помещения), комнаты для вновь поступающих арестантов и квартира тюремного смотрителя. Основные хозяйственные постройки (баня с прачечной, конюшня, погреб-ледник) примыкали непосредственно к ограде, в двух углах которой изнутри с южной стороны, находились каменные будки-караульни. Все каменные сооружения тюрьмы были оштукатурены и побелены.
Известно, что этапный путь в Сибирь пролегал через Нижний Новгород. Поэтому с самого начала своей истории Нижегородский острог использовался не только для заключения «по делам содержащихся колодников», но и для размещения пересыльных арестантов. Во второй половине 20-х годов XIX века еженедельно через город проходило от 150 до 250 человек. Несомненно, среди тех, кто следовал в Сибирь, были и участники декабрьских событий 1825 года. По архивным документам того времени рисуется страшная картина обращения с пересыльными. По их прибытии «местные» арестанты сгонялись в несколько камер. «Остальные покои занимаются пересыльными, которые после изнурительной дороги, в промокшей и обмерзшей одежде, запираются в нескольких комнатах, почти друг на друге, и в сем положении проводят целые сутки, не выпускаясь ночью даже для надобностей по неимению достаточного караула; не только не достает ни места для отдыха, но даже средства разместиться по нарам. Это бывает каждую неделю в течение трех дней, в кои партия вступает, днюет и выходит».
Наиболее крупные перестройки острога относятся к середине XIX века.
В 1847-1848 годах угловые башни арестантского корпуса были переоборудованы под одиночные камеры для содержания подследственных.
В 1853-1854 годах по проекту архитектора А. Е. Турмышева расширяется тюремная церковь. К корпусу был пристроен дополнительный объем с алтарной апсидой. Церковь была увенчана позолоченной главкой с крестом. В 1857 году внутри нее были установлены литые чугунные колонны, заменившие каменные устои. В целом, все убранство храма, осуществленное на средства нижегородских купцов, резко контрастировало с мрачной обстановкой самой тюрьмы, где продолжали существовать секретные камеры для «особо опасных преступников», к которым еще добавился особый карцер.
После Октябрьской революции, в 1920-е годы, острог был занят мастерскими Нижегородской стрелковой дивизии. В 1929 году все здания острога были переданы аптекоуправлению. В связи с этим главный корпус приспосабливается под складские помещения.
Значение Нижегородского острога как памятника истории и архитектуры не было оценено своевременно. В 1950-1960-х годах он был с трех сторон зажат жилыми домами и во многом потерял свое градостроительное значение. В частности, перспектива Варварской улицы замыкается теперь безликим десятиэтажным домом. Территория острога также оказалась перепланированной, снесены некоторые постройки, в том числе деревянные бараки. На их месте устроена автостоянка.
В 1981 году было принято решение о музеефикации Нижегородского острога. Горьковской специальной научно-реставрационной производственной мастерской был разработан проект его реставрации (автор и ведущий архитектор В. А. Широков). Впоследствии, здесь разместились экспозиции НГИАМЗ.
В начале 2010-х годов благодаря новой реставрации, проект которой был выполнен под руководством архитектора О. Е. Сундиевой, здание арестантского корпуса было выведено из аварийного состояния. В нем предполагается устроить офисные и экспозиционные помещения.
А.И. Давыдов. Из истории Нижегородского острога (первого тюремного замка). http://opentextnn.ru/space/nn/index.html@id=4828