Долгое время крестьянское железоделательное производство в Карелии оставалось на уровне пусть и крупномасштабного, но все же ремесленного промысла. Однако уже в середине XVI в. в Сумской вотчине Соловецкого монастыря, на р. Пяле (притоке р. Колежмы) обитель создала первый в Карелии железоделательный оружейный завод «Железную пустынь». Он находился на месте старинных карельских кузниц и просуществовал полтора столетия. Завод выпускал пушки, ружья и другие разнообразные изделия. Его начальником монастырь назначал «старца» из монахов. Работали тут кузнецами и мастерами-оружейниками монастырские специалисты. Монастырские же вотчинные крестьяне из Колежмы выполняли обязанности возчиков руды. В качестве рудокопов и дровозаготовителей использовались наемные «работные люди».

Завод «Железная пустынь» имел водяную мельницу, которая приводила в движение механический молот и, вероятно, большие меха двух горнов. Последние плавили не сырую железную руду, а полуфабрикат из нее, уже обожженный рудокопами на отдаленных местах добычи. Археологическое обследование показало, что продукция завода шла на оснащение крепостей Соловецкого монастыря и Сумского острога. Помимо больших крепостных пушек-пищалей, Пустынь выпускала и более легкие пушки-тюфяки, откованные из полос карельского уклада, а также ружья-самопалы. Интересно, что в 1674 г. из стоявших на вооружении Сумского острога 20 орудий 5 пищалей являлись скорострельными, с замками, то есть они заряжались с казенной части, а не с устья. Этот выдающийся технический прием впервые в мире был применен в конце XVI в. мастером Андреем Чоховым при изготовлении Царь-пушки для Московского Кремля. В Карелии такая передовая технология использовалась на Пяльском заводе «Железная пустынь».

Продукция карельских оружейников распространялась по России. Так, уже в XVI в. на вооружении крепости Кирило-Белозерского монастыря находились «самопалы московские да корельские» и стояли пушки с большим запасом ядер, возможно, также произведенным в Карелии. Неизвестно, где именно в крае делались эти ружья. Наименование «корельские» может связывать их изготовление с Корельским уездом, но прямых данных о производстве там огнестрельного оружия не имеется. Тем не менее, в дальнейшем все поморы заказывали ружья для промысла морского зверя именно у карелов — мастеров оружейного дела из Лопских погостов. Сложные навыки и культуру производства огнестрельного оружия лопляне могли приобрести на Пяльском заводе или перенять от переселенцев из Корельского уезда.

Удачный опыт долговременного функционирования металлургического производства в «Железной пустыни» и использование железоделательного промысла в государственных целях подвигло правительство на дальнейшее развитие заводской металлургии в Карелии. Во второй половине XVII в. Москва вложила значительные средства в организацию заводов-мануфактур, приглашая на льготных условиях специалистов-заводчиков. Первый этап проведения такой политики в Карелии относится к 1666-1678 гг. и связан с попыткой производства меди, которую приходилось ввозить из-за границы. В 1666 г. правительство выдало Семену Гаврилову (новгородскому купцу, торговавшему со Швецией и знавшему медеплавильное производство там) жалованную грамоту и деньги на поиск медных руд и устройство медеплавильного завода.

Такие руды были найдены на Заонежском полуострове в Фоймогубской волости. С 1670 г. тут началось строительство завода. Но фоймогубские медные руды оказались бедны и не оправдали возложенных на них надежд. Передача в 1674 г. завода и прав на поиск и разработку медных руд иностранцам Петру Марселису-младшему и Еремею Ван дер Гаттену также не привела к стабильному производству меди в больших объемах на Фоймогубском заводе.

С 1678 г., после их смерти, практически единоличным владельцем Тульских, Каширских и Алексинских железоделательных заводов, а также Фоймогубской медеплавильной мануфактуры стал Генрих Бутенант фон Розенбуш (ум. в 1701 г.). «Приказчик» датского короля в Москве, он пользовался доверием и русского правительства. В Заонежье Г. Бутенант отказался от разработки меди и перевел производство на добычу железных руд, выплавку железа и изготовление из него сложных изделий, то есть вернулся к традиционной специализации местной металлургии. Для этого в 1680-1690-х гг. он построил ряд доменно-молотовых железоделательных мануфактур: Устьрецкую, Фоймогубскую, Кедрозерскую и Лижемскую (все — на Заонежском полуострове), получивших обобщенное название Олонецких заводов. Мастерами на заводы Бутенант отправил специалистов со своих производств в центральной России. Выплавка железа началась с 1681 г., а в 1683 г. в Архангельск на продажу по стране и за границу поступило уже 6449 пудов высококачественного железа. Олонецкие заводы выполняли и правительственные военные заказы. Так, к 1701 г. они произвели 100 пушек крупного калибра, 20 400 ручных гранат, 10 000 ядер и 760 бомб.

Кроме Соловецкого монастыря и контрагентов правительства, заводское железоделательное производство, правда в меньшем объеме, развивали и местные жители. В 1696 г. кузнецы из Тивдии Иван Антонов и Федор Терентьев организовали у себя на родине собственный завод. На их мануфактуре изготовлялся уклад. Тивдийский завод имел молот с водяным приводом. Успешно проработав 10 лет, их мануфактура закрылась по распоряжению правительства, опасавшегося конкуренции новому государственному Петровскому заводу на р. Лососинке (в будущем Петрозаводске) и отвлечения рабочих рук на подобные частные производства.

В XVI-XVII вв. в Карелии процветала и товарная крестьянская легкая промышленность. Олонецко-Прионежский район текстильного промысла поставлял, при посредничестве скупщиков, на рынок Поморья полотно, сукно и холсты. Их вырабатывалось в общей сложности по несколько тысяч локтей в год. Производство текстиля было развито в деревнях Пиркинского, Шунгского, Толвуйского, Андомского и Вытегорского погостов и в рядке Повенце. Кроме того, с XVI в. восточное Прионежье, особенно Пудожский погост, производило на продажу льняные изделия. Уже говорилось о развитом производстве сукна и полотна в деревнях Кексгольмского лена. А во время русского правления тут по всему Северу продавались деревянные ложки и посуда, произведенные в г. Кореле и Корельском уезде. Иногда скупщики реализовывали данный товар партиями в тысячу и более штук.

Получил дальнейшее развитие крестьянский плотницкий промысел. Местные плотницкие артели порой выполняли весьма ответственную работу. Например, заонежские плотники построили Олонецкую крепость. Трудились они и за пределами Карелии — в Москве, Новгороде и других крупных городах страны, сооружая плотины, водяные мельницы и иные сложные объекты. В 1635 г. шведский комендант Кексгольма отметил таких опытных плотников и в числе беженцев из лена: мастера проживали и работали по специальности в городах России. Одним из ответвлений плотницкого производства являлось судостроение. На Свири, по берегам Онежского и Ладожского озер, на Белом море плотники-судостроители создавали корабли разных видов. Их суда использовались на рыболовном и зверобойном промыслах в штормовом Ледовитом океане, при транспортировке соли, а также для внутриозерных и речных перевозок купеческих товаров в южной части Карелии. По Ладоге и Неве на их судах купцы ходили к Балтийскому морю.

Торговая инфраструктура Карелии включала в себя не только специализированные районы производства и наличие скупщиков. Другим ее компонентом выступали центры торговли и транзита товаров. Сумский Посад Соловецкого монастыря, например, славился как основной торговый центр западного Беломорья по продаже соли и товаров морского промысла. Крупными торговыми и, одновременно, перевалочными пунктами для данных видов товара являлись торгово-складские поселения-рядки на Повенце и в Вытегре, а в Корельском уезде — в Сванском Волочке. Шуньга, Андома, Сумский Посад и Вытегра также специализировались на продаже товаров крестьянских текстильных промыслов. Там же продавали привозные холсты и полотно из Новгорода. Новгородцы и местные жители имели лавки и склады-амбары в Шале и на Шуйском погосте.