История становления города Камышина началась в 1668 году, когда по указу царя Алексея Михайловича, в устье реки Камышинки прибыли стрельцы. И, на левом берегу реки под руководством англичанина Бейле (инженера-полковника), они поставили крепость для охраны волжского торгового пути.
В этот край совершали набеги ногайцы, крымские и кубанские татары, «воровские» казаки с Дона. Именно отсюда, легендарный атаман Ермак Тимофеевич со своей армией отправился на Каму, а затем – на покорение Сибири, переправившись волоком с реки Иловли в Камышинку в 1580 году. А в 1667 году, тем же путём Степан Разин вышел на Волгу.
Так, в 1668 году на месте, где речка Камышинка впадала в Волгу, была построена небольшая крепость для охраны водного пути и как опорный пункт борьбы с восстававшими казаками и крестьянами.
Но, в 1670 году крепость была сожжена и разграблена войсками Степана Разина, прибывшего из Царицына. Однако вскоре на пепелище стал снова селиться "прихожий люд". Крепость была усилена караульным гарнизоном.
В 1662 году по приказу царя Петра I в устье Камышинки отправился полк стрельцов и свободных крестьян, а ещё через год сподвижник царя - князь Куракин, которому было велено «поставить» город на высоком левом берегу реки Камышинки.
27 сентября 1697 года из Казани в Камышин «для охраны шлюзного дела» был переведён Дмитриевский стрелецкий полк под командованием Якова Буша. На берегу Камышинки было построено укрепление «Петровское». Позднее город, обнесённый палисадом с 4 воротами и обрытый валом, стали называть Дмитриевском – в стрелецком полку почитали и хранили икону святого великомученика Дмитрия Солунского.
Во время первого азовского похода против турок в Дмитриевске побывал Петр I. Он обратил внимание на узкий перешеек между реками Иловлей и Камышинкой и решил соединить здесь каналом Волгу с Доном. Проект канала назывался «новая и правдивая карта о перекопе, чтоб из Дону или Танаиса кораблями Иловлею рекою до Камышенки и Камышенкою рекою в Волгу или Астраханскую реку в Каспийское море входить». Канал, длиной около трёх километров, должен был иметь 4 плотины (запруды) и Работы по шлюзов. Работы по сооружению канала производились в период с 1697 по 1701 год. Но строительство канала так и не было завершено.
В приволжских степях не раз вспыхивали крестьянские волнения и бунты. Дмитриевцы постоянно принимали сторону восставших. 1704 году отряд царских карателей во главе с князем Дмитрием Хованским сжег город за участие его жителей в казачьем восстании против "бритья бород и одевания немецкого платья". Крепость перенесли на правый берег Камышинки.
13 мая 1708 года в Дмитриевск без боя вошел один из отрядов Кондратия Булавина. Солдаты гарнизона перешли к булавинцам. В городе образовалось казачье самоуправство. Но уже в августе того же года были возвращены правительственные войска.
Второй приезд Петра I в город Дмитриевск датируется 15 июня 1722 года (персидский поход). Петра I сопровождали Екатерина, Ф.М. Апраксин и советник Петра, молдавский учёный и политический деятель, князь Д.К. Кантемир. Его Величество изволил осмотреть город, обороноспособность крепости. Также, за два часа пребывания в городе, у царя состоялся предметный разговор с воеводой о роли города в защите низового Поволжья, волжского торгового пути, заволжских степей, о борьбе с набегами.
Для охраны линии и правого берега Волги в 1731 году было учреждено Волжское казачье войско. 3 августа 1731 года вышел сенатский указ о льготах переселенцам на царицынскую линию, что помогала освоению этого края.