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.
На пересечении проспекта с Фонтанкой и Обводным каналом сооружены постоянные арочные мосты. В 1785–1786 гг. на месте деревянного балочного существовавшего с 1717 г. Саарского построили разводной каменный с башнями Обуховский (Обухов) мост по типовому для Фонтанки проекту. Перестроен в 1865 г. по проекту инженера Михайлова: башни снесены, разводной пролет заменен металлическим балочным. Мост приобрел современный вид и размеры после перестройки в 1940 г.
У моста на правом берегу реки в 1772–1775 гг. установили гранитный верстовой столб (предположительно, по проекту Ж.-Б. Валлен-Деламота, на проспекте и Московском шоссе сохранились еще 8 верстовых столбов более скромного вида, уже без солнечных часов, предположительно исполненные А. Ринальди). Московский (соврем. название – Ново-Московский) – первый постоянный мост через Обводный канал – построен в 1808–1816 гг. по проекту В. И. Гесте. Мост смонтировали из чугунных секций на болтах (отсюда его первое название – Чугунный). Опоры моста облицевали гранитом. В связи с увеличением транспортного движения в 1908 г. мост расширили укладкой по обеим сторонам балочных металлических ферм. Мост приобрел современный вид и размеры после перестройки в 1965–1967 гг.
В 1836–1838 гг. возле городской заставы у пересечения Царскосельской дороги с Лиговским каналом по проекту В. П. Стасова сооружены Московские триумфальные ворота – памятник победам русского оружия в войнах 1828–1829 гг. с Персией и Турцией – самое крупное в мире архитектурное сооружение, собранное из чугунных деталей (их высота 23 м, ширина 36 м). Шесть пар мощных дорических колонн поддерживают перекрытие, увенчанное изваяниями воинских доспехов. На фризе скульптурные изображения гениев Славы со щитами, на которых помещены гербы российских губерний, полки которых участвовали в войнах. Декор ворот исполнен скульптором Б. И. Орловским. «По простоте и ясности замысла их можно считать не только лучшею постройкою Стасова, но и причислить к числу совершеннейших сооружений эпохи», – писал В. Я. Курбатов. Слева и справа от ворот находились караульные будки. Для расчистки места строительства ворот Петербургская Городская управа выкупила несколько частновладельческих дворов. Караульный дом на заставе, принадлежавший городской управе, до его разборки сдавался в аренду Морскому ведомству. Со стороны города перед воротами находилась площадь, обрамленная полукруглой металлической оградой. Металлический мост через Лиговский канал, великолепие решетки которого отмечал В. Я. Курбатов, разобрали при окончательной засыпке канала в 1926 г. Его пролетное строение использовали при сооружении моста через овраг у речки Таракановки.