Дом начали сооружать по одному из типовых проектов, но в 1730 г., еще до завершения строительства, Григорий Юсупов умер. Точных данных о том, кто достраивал усадьбу, нет, но на плане «Столичного города Санкт-Петербурга» 1753 г. уже вполне отчетливо обозначены дом на берегу Фонтанки и большой сад при нем. Ее новый владелец князь Б. Г. Юсупов умер в 1751 г., и наследником его несметных сокровищ стал сын Николай Борисович, долгие годы бывший на дипломатической службе за рубежом. Вернувшись в 1789 г. в Петербург, он задумал обновить дворец и пригласил для этого Дж. Кваренги.
Первая треть XIX в. положила начало созданию в головной части проспекта своеобразного учебно-научного комплекса. В 1806–1809 гг. архитектор А. Е. Штауберт перестроил усадебный дом графа Р. И. Воронцова для размещения в нем Константиновского военного училища, возвел рядом главное здание училища и служительские казармы. В 1809 г. казна купила перестроенный Дж. Кваренги в 1789–1792 гг. дворец Юсуповых на правом берегу Фонтанки для организации в нем Института Корпуса инженеров путей сообщения, основанного тогда же А. А. Бетанкуром (ныне – Санкт-Петербургский университет путей сообщения). На том же участке построили дворовые флигели и главное учебное здание института, обращенное фасадом на Обуховский проспект (соврем. адрес: Московский пр., 9–11, 1819–1823 гг., арх. А. Д. Готман), впоследствии рядом построили Николаевское общежитие студентов (дом 11, 1893 г., арх. И. С. Китнер), соединенное с учебным корпусом. В 1828 г. на участке Царскосельской дороги, примыкающем к Загородному проспекту, началось возведение зданий Императорского Технологического института (дом 26, 1829–1831 гг., арх. А. И. Постников, Э. Х. Анерт, в 1897–1899 гг. надстроено и расширено, сооружены новые здания, арх. А. П. Максимов, Л. П. Шишко). Против институтских зданий на Забалканском проспекте в 1874 г. архитектор М. А. Макаров на частные пожертвования построил дом Ремесленного училища цесаревича Николая и здание ремесленных классов, расширенное в 1893–1895 гг. архитектором А. В. Маловым (ныне – одно из зданий Балтийского технического университета). В 1879 г. на свободном участке, выходящем на Забалканский проспект между 2-й и 3-й Ротами (соврем. адрес: Московский пр., 29) и принадлежащем строительному училищу МВД, началось возведение нового здания училища. Тогда же отпустили средства для капитального ремонта старого здания училища, «Дома с колоннами», построенного в классическом стиле в канун 1800-х гг., где оно размещалось после своего основания в 1832 г. В 1882 г. училище было преобразовано в Институт гражданских инженеров императора Николая I.
После преобразования в 1893 г. по инициативе Д. И. Менделеева существовавшего с 1841 г. при Департаменте неокладных сборов Министерства финансов Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов, создаваемую для осуществления в стране единообразия, точности и взаимного соответствия мер и весов, перестроили здания Депо на Забалканском пр., 19, сооруженные архитектором Ф. Ф. Бекманом при участии А. В. Малова (1875–1879 гг.), а рядом построили дом для служащих Главной палаты (1896–1897 гг., арх. А. И. фон Гоген). В 1897–1907 гг. на первом этаже главного корпуса (корпус 1) помещался служебный кабинет Д. И. Менделеева, бывшего тогда управляющим Палатой. В те же годы ученый жил в квартире № 5 дворового корпуса (корпус 4). В 1902 г. на территории Палаты архитектор С. С. Козлов возвел дом с часовой башней, в 1913–1914 гг. значительные работы здесь были проведены А. Ф. Бубырем (этим проектам предшествовало его давнее знакомство с Д. И. Менделеевым и его семьей). Архитектор надстроил корпус 1 третьим этажом и возвел над ним строгого силуэта обсерваторию, предназначенную для звездных наблюдений, необходимых для службы времени. В те же годы А. Ф. Бубырь построил за корпусом 1 трехэтажный корпус 2, имеющий два ризалита и рустованный первый этаж, вписав его в общий ансамбль. Здание отличают хорошие пропорции, в нем выразилось владение приемами традиционного петербургского классического зодчества. В облике корпуса нет характерных элементов, присущих творчеству архитектора. Его сравнительно нейтральный вид связан прежде всего с характером ранее возведенных построек.
В 1839–1840 гг. архитектор С. Л. Шустов выполнил ремонт частного двухэтажного дома (№ 33 / 4-я Красноармейская ул., 1) постройки 1806–1810 гг. для размещения в нем Императорского Вольного экономического общества.
В 1806 г. Царскосельскую дорогу у городской заставы пересек западный участок Обводного канала, территория за которым еще долгое время оставалась застроенной слабо и резервировалась для нужд города, фабрично-заводского и транспортного строительства. Одной из первых построек начала XIX в. здесь стал Скотопригонный двор (1821–1825 гг., арх. И. И. Шарлемань), возведенный на месте старого «скотского двора», где забивали и продавали скот. Сооружение представляет собой памятник архитектуры классицизма. Спокойная гладь стен скупо прорезана оконными проемами и украшена сочными по пластике декоративными рельефами. По бокам здания на постаментах из красного гранита стояли бронзовые изваяния быков работы скульптора В. И. Демут-Малиновского (1827 г.). Значительную территорию южнее Скотопригонного двора занимала городская свалка «Горячее поле» с его неформальной «Конной площадью», окончательно уничтожить которые и застроить освободившиеся площади удалось только в ХХ в.
Ширина проспекта за Обводным каналом несколько увеличивается, причем «красные линии» застройки фиксируются доходными домами, возведенными в середине 1870-х – начале 1880-х гг.
Наиболее крупными промышленными предприятиями на Забалканском проспекте и вблизи него были основанные в 1874 г. экипажный завод Ретшке («Речкина», как его называли в Петербурге) на Волковской улице (ныне – ул. Коли Томчака) и фабрика по производству столярно-технических изделий на Заставской улице. В 1897 г. они вошли в Товарищество Санкт-Петербургского вагоностроительного завода (ныне – ЗАО «Вагонмаш»), которое построило здесь здание заводоуправления и производственные здания (совр. адрес: Московский пр., 115 / Заставская ул., 1897–1898 гг., инж. Н. А. Архангельский, 1902 г., гражд. инж. И. И. Корвин-Круковский, 1913, Г. Х. Розовский).
В 1882 г. на Забалканском проспекте построен первый завод Товарищества Санкт-Петербургского механического производства обуви «Скороход» (соврем. адрес: Московский пр., 109–111 / Заставская ул., 33), в 1910–1914 гг. расширенный и перестроенный архитектором Э. А. Густавсоном и О. Р. Мунцем.
В 1895 г. открыли фабрику А. Ф. Засса по производству упаковочной тары, позже реорганизованную в фабрику механической обработки древесины и изготовления пропеллеров для самолетов. Для АО «Просвещение» в 1906–1907 гг. гражданский инженер М. Ю. Капелинский построил на Забалканском проспекте производственное здание и три складских корпуса (соврем. адрес: Московский пр., 91, 93). Тогда же гражданский инженер А. К. Монтаг возвел комплекс построек Бактериологической лаборатории Ветеринарного управления МВД (соврем. адрес: Московский пр., 99 / Ташкентская ул.), включавший главное лабораторное здание, жилой дом и корпус для подопытных животных.
