Como referido anteriormente, logo após a estruturação da cidade fortaleza, começa-se a ocupação para fora dos muros da cidade, com as incursões dos lusitanos contra os indígenas, e a expulsão dos mesmos das áreas consideradas próprias para a instalação e produção dos engenhos de açúcar. Logo após as incursões de D. Álvaro da Costa, Pirajá foi efetivamente ocupada pelos portugueses.
O engenho Pirajá foi construído as margens do rio Pirajá e foi o primeiro engenho publico do Brasil. A carta de construção do engenho de açúcar pela fazenda real, veio para a Bahia no Galeão São João, junto com o seu capitão Simão da Gama e Andrade e que vai ser responsável pela construção do empreendimento o mestre de engenhos Gonçalo Rodrigues, além dos mantimentos necessários para a construção do mesmo. A carta-alvará de 5 de outubro de 1555 deixa claro as intenções da coroa portuguesa para com a construção do engenho público, este é o primeiro movimento por parte da coroa portuguesa para o estabelecimento da indústria açucareira na Bahia e no Brasil.
Ainda no alvará, fica explicitado o caráter público do engenho de Pirajá, que estava sendo construído para atender as necessidades dos colonos que possuíam vastas terras para produzir e, entretanto, não possuíam local qualificado para a produção do açúcar.
Eu El-Rei . Faço saber a vós D . Duarte da Costa do Meu Conselho, e Governador das Partes do Brasil, que eu sou informado, que havendo nessa Capitania Engenhos, em que os moradores delia pudessem desfazer suas cannas, se plantariam, e fariam muitos cannaviaes, com que a gente se aproveitasse, e a terra se ennobrecesse; e querendo nisso prover pelo muito, que importa ao bem commum, proveito do Povo: (INS. DO AÇÚCAR E DO ÁLCOOL, 1954, P.122-123)
Sobre a estrutura, dado a escassez de documentação referente ao engenho de Pirajá e aos engenhos do século XVI, não é possível informar como este foi edificado, o que se tem referência é que o engenho era de cunho real. Existe uma dualidade em relação a esse termo, o engenho era Real, por ser de propriedade da fazenda real e também por “ter a realeza de moerem com água.” (ANTONIL, 2007, p.71) Nos Comentários de Andrée Manauy (ANTONIL, 2007), o autor levanta a hipótese de o termo real ter surgido por conta da construção do engenho real de Pirajá, por ser um engenho construído a mando da coroa e com o que tinha mais de atual para a produção da época, fazendo assim que os particulares baseassem a construção de outros engenhos a semelhança desse de Pirajá.
Segundo AZEVEDO (1990), os engenhos do século XVI se constituíam por edifícios de pedra e cal com até duas moendas, e, atendendo as especificações do Regimento de Tomé de Souza, sendo construídas com edificações de defesa como torres, próximos ao mar ou a rios navegáveis. Compõem ainda a estrutura desses engenhos um complexo de edifícios como:
“casa-grande, capela, fábrica, além de casas de moradores e demais “oficinas”. Em alguns casos a fábrica se subdividia em dois edifícios: casa de moenda e caldeira e casa de purgar. Curiosamente, não aparecem referências a senzalas.” (AZEVEDO, 1990, p.103)
No que se refere a produção, a quantidade de açúcar produzida pelos pequenos produtores de Pirajá já chegava a 500 arrobas, segundo exposto pelo governador Mem de Sá quando anunciava o término da construção em 1570. (BIBLIOTECA NACIONAL, 1906). Mais de 10 anos depois, em 1584, Gabriel Soares (SOUZA, 1976) refere-se a produção do engenho em 650 arrobas de açúcar a cada ano, um aumento de 30% na produção. Isso mostra que a produção de açúcar por particulares que não possuíam engenho de açúcar era tão volumosa que já produzia uma quantidade significativa para os padrões de produção da época.
Em relação a força de trabalho empregada no engenho de Pirajá, pode se levantar algumas hipóteses: a primeira quanto a utilização da mão de obra indígena por ter nas proximidades um aldeamento jesuíta. A segunda hipótese está no próprio trabalho sendo realizados pelos pequenos produtores, que além de lavrarem a terra, trabalhavam no engenho para produzir as primeiras caixas de açúcar da localidade. Todas as duas hipóteses levam em consideração a não difusão pela recente entrada na Bahia da mão de obra escravizada vinda de África e também as condições financeiras dos pequenos produtores.
O fato foi que a construção do engenho público potencializou a motivação para novas investidas ocupacionais na área, como foi evidenciado no alvará de sua construção, e nas descrições dos memorialistas que na época descreve a localidade como desabitada. Esse processo demonstra a inteira necessidade dos primeiros habitantes em produzir no único engenho da região, eles de fato se tornam a justificativa para sua construção e o funcionamento.
O engenho de Pirajá de fato se tornou a primeira tentativa de aplicação da indústria açucareira na Bahia. A sua descontinuidade a partir da década de 1580 está no fato da coroa portuguesa optar por outras alternativas para a produção de açúcar na Bahia, a principal delas está na divisão dos custos do empreendimento dos engenhos por parte da coroa e dos futuros senhores de engenhos a partir do século XVII. Esses senhores construíram engenhos as suas despesas e a coroa portuguesa oferecia auxílios como isenção de taxas ou o não pagamento do dízimo a igreja até determinado período, como uma forma de subsidiar a construção e o funcionamento dos engenhos a partir de então. O sesmeiro também assume o papel principal na ocupação territorial e a sua defesa de suas possessões. A construção do engenho público de Pirajá se tornou o símbolo de determinação da coroa portuguesa em transformar a Bahia em uma importante região açucareira do Brasil.