因缺少海軍將領與造船工匠，彼得壹世組建了壹個使團，求學海外。
並且他們詳細規定了僧侶地主領地與世俗貴族地主領地上農民承擔的份額，分別為前者領地上每8000戶農戶造戰艦壹艘；後者領地上每1萬戶農戶承擔壹艘戰艦。確保有經費來源之後要解決的就是技術和人才問題了。
俄國缺少海軍將領與造船工匠，彼得壹世決定求學海外，他組建了壹個高級使團，並親自帶隊出國。使團以考察的名義出訪歐洲，壹邊招募各種工匠和專家，壹邊購買軍火，同時還兼有國事訪問的含義，順便聯合歐洲國家壹致對抗奧斯曼土耳其。
1697年3月，由多達250人組成的俄國使團踏上了出訪歐洲的旅途。彼得壹世化名彼得?米哈伊洛夫，以留學生身份夾在其中。在東普魯士的哥尼斯堡，彼得壹世與勃蘭登堡選帝侯弗裏德裏希三世締結了反瑞典同盟的君子協定。
在荷蘭，彼得壹世親自學習造船技術，並獲得評價較高的畢業證書。彼得?米哈伊洛夫被稱為"是壹個勤奮而聰明的木工"，他的"船體結構學和繪圖學"已達到"我們自己所理解的同等的程度"。1698年1月11日，俄國使團到達英國。
彼得壹世在英國的收獲最大，不僅進行了系統、深入地學習造船學理論，還深入研究了英國的政治制度，對英國先進的企業與工廠模式進行了解，也走訪了大學與科研機構。在訪問英國皇家協會時，順便邀請英國著名數學家弗哈森赴俄任教。
不止如此，他還與英國宗教界人士探討英國教俗政權之間的權力平衡問題。在英國的3個月，彼得壹世收獲頗豐。4月底，彼得壹世離開英國。回程途中，時值國內發生叛亂，不便長時間逗留，彼得壹世便在途中訪問了薩克森選帝侯兼波蘭國王奧古斯特二世，雙方決定建立反瑞典同盟，之後回國。
彼得壹世回京後，馬上著手現代化改革。彼得壹世親自剪掉貴族們引以為傲的大胡子，開啟了向西方學習的序幕。改革系統詳盡，涉及社會生活的方方面面，從大政方針到生活習慣，俄國人民的生活自此開始發生了翻天覆地的變化。在軍事方面，彼得壹世開啟了義務征兵制度，旨在創建新型軍隊。
彼得壹世取消了之前針對封地貴族的軍役制和募兵制，實行義務征兵制。新規以農民和工商民戶為基礎，每20?30戶抽丁壹人，確保兵員充足。不僅如此，彼得壹世為加強軍隊戰鬥力，花重金請外國軍事顧問來訓練本國軍官。
為保證軍隊強大的戰鬥力，彼得壹世不僅註重留學教育，派俄國貴族青年到西班牙、意大利、法國、英國、荷蘭等國去學習軍事；也在國內強化軍事學習，建立了壹批正規的軍事技術院校，比如炮兵學校、海軍學院、工程技術學校等。
在此基礎上，彼得壹世將國外先進的武器和戰略戰術引入俄國裝備軍隊。同時強化組織管理，彼得壹世親自主持制定專門的軍事條令和章程。以其親建的俄國第壹支海軍為例，他主持修訂的《海軍章程》，詳細地規定了海上艦隊的編制、戰船的等級、海軍官員相互之間的關系以及他們的權利和義務，使得軍隊的管理更加科學，明確了海軍成員的責任意識。
彼得壹世的軍事改革推動俄國迅速強大起來，在其當政期間，俄國陸軍增至20萬左右的規模，並建立了壹支包括48艘戰艦及壹大批輔助艦的海軍。這壹系列成果推動俄國迅速躋身強國行列。在政治上，彼得壹世也進行了深入徹底的改革，主要是用西方現代化的參政院取代了之前的大貴族杜馬。
參政院直屬沙皇，是全國最高行政系統。從中央到地方的整個行政系統，包括財政預算、貢賦稅收、陸海軍的編制、制定各項重大法令等都由參政院定奪。參政院有9名成員，出身不論，必須聽命於沙皇，對沙皇負責。
鑒於參政員地位特殊，彼得壹世設立了總檢察官來監督參政院的活動。總檢察官獨立於任何機構，只對沙皇負責，是"國君的眼睛和國家事務的司法稽查官"。具體到行政機構管理方面，彼得壹世設置了11個委員會，撤銷了之前職責不清的諸多衙門。
11個委員會職責清晰，分別負責陸軍、海軍、外交、開支、稅務、礦務、手工工場、商務、監察、領地、司法等司事務。具體到每個委員會，是由主席、副主席、4名委員和4名助理委員構成的10人小組，壹般通過投票解決重大問題。
在地方管理方面，彼得壹世通過省政改革將地方權力牢牢掌控在中央，從而建立了壹套完整的高度中央集權的行政體系。1708年，彼得壹世把全國分為8個大省。設總督管理省內行政和軍事，總督直接聽命於中央。後又增設為11個省。
1719年，保留省的建制和總督的軍事管理權，全國劃分為50個州，州下設區，服從各州管理，州長直接隸屬於中央，從而實現了沙皇對地方的完全掌控。從11個省到50個州的確立，彼得壹世完成了對國內行政區的掌控。在人事任用上，彼得壹世打破了之前出身定官職的傳統。
通過頒布"官秩表"法令，彼得壹世將所有官員自下而上以14個等級劃分，但凡有才幹，皆有機會得到重用，而且提出八等官銜以上的官員可獲得貴族稱號。這種不拘壹格降人才的做法，大大提高了政府的工作效率，也打擊了傳統貴族勢力，強化了沙皇的權力。
在經濟方面，農業上繼續維持農奴制。但是對農民的管制有了變動，允許工商業者購買農民做工，前提是整個村莊必須打包出售，以保證農民與土地不分開。工商業是彼得壹世大力發展的產業，除了以農業勞動力支持工商業發展，彼得壹世還從其他方面支持發展工商業，比如在貸款以及稅收方面會給予優惠，開鑿運河，促進國內商業流通等。
另外，在國際市場方面，彼得政府通過設置領事館與其他國家建立商業聯系，並且對外國商品苛以重稅以保護本國工商業發展。在技術方面，高薪聘請外國專家，鼓勵他們在俄國開辦工廠，並在宗教和司法方面提供方便。
在壹系列措施的鼓勵與刺激下，俄國的工商業獲得了飛速發展。首先表現在手工工場數量的增加上，在彼得壹世的激勵政策下，手工工場達到了200多個，而之前只有30多個。手工業種類也越來越多，服務對象擴大到生產生活的方方面面。
僅以制鐵為例，1718年俄國的生鐵產量與18世紀中葉英國的生鐵產量已基本接近，達到160萬普特。物質生產的豐富自然推動貿易的繁榮，彼得壹世晚年俄國對外貿易已經達到每年200多萬盧布的順差，俄國壹躍成為富而強的國家。工商業的發展為俄國經濟註入了強勁的活力，為俄國增加財政收入打下了堅實的基礎。
在貴族征稅方面，彼得壹世通過頒布"壹子繼承法"，對貴族財產傳承進行限制，從最大限度上保證其對國家上交的稅收到位。法令規定貴族的封地或世襲領地只可以由壹個兒子繼承，並由繼承土地者上交賦稅，其他子女可繼承土地之外的其他財產。對普通百姓，則通過人口普查確定人口多寡，征收"人丁稅"。