Вначале власть принялась за развитие промышленности, для чего в Россию на льготных условиях были приглашены иностранные промышленники — рудознатцы, оружейники, литейщики. А затем очередь дошла до армии — было очевидно, что для процветания и безопасности страны необходимо развивать военное дело, в связи с чем в 1642 году начались преобразования в вооруженных силах. Иностранные офицеры обучали русских ратных людей военному делу, в России появились «полки иноземного строя», что стало первым шагом к созданию регулярной армии. Эти преобразования оказались последними в царствование Михаила Федоровича — через два года царь скончался в возрасте 49 лет от «водяной болезни» и был похоронен в Архангельском соборе Кремля. На престол взошел его старший сын Алексей, который, по словам современников, был одним из образованнейших людей своего времени. Он сам писал и редактировал многие указы и первым из русских царей стал собственноручно их подписывать (за Михаила указы подписывали другие, например, его отец Филарет). Кроткий и набожный, Алексей заслужил народную любовь и прозвание Тишайший.
В первые годы своего царствования Алексей Михайлович мало участвовал в государственных делах. Управляли государством воспитатель царя боярин Борис Морозов и тесть царя Илья Милославский. Политика Морозова, направленная на усиление налогового гнета, а также беззакония и злоупотребления Милославского вызвали народное возмущение. В июне 1648 года поднялось восстание в Москве, вслед за ним вспыхнули восстания в южнорусских городах и в Сибири. Результатом этого бунта стало отстранение Морозова и Милославского от власти. В 1649 году Алексею Михайловичу пришлось брать бразды правления в свои руки. По его личному указанию был составлен свод законов — Соборное Уложение, которое удовлетворило основные пожелания посадских людей и дворян. Кроме этого, правительство Алексея Михайловича поощряло развитие промышленности, поддерживало российских купцов, защищая их от конкуренции иностранных торговцев. Были приняты таможенный и новоторговый уставы, способствовавшие развитию внутренней и внешней торговли. Самым значительным достижением российской внешней политики того времени явилось присоединение Украины к России, провозглашенное 8 января 1654 года на Переяславской Раде. Это событие стало причиной очередной русско-польской войны, продолжавшейся 13 лет и закончившейся в 1667 году Андрусовским перемирием. Также в царствование Алексея Михайловича Московское государство расширило свои пределы не только на юго-запад (за счет Левобережной Украины и белорусских земель), но и на юг, и на восток — русские землепроходцы осваивали Восточную Сибирь.
В 1675 году Алексей Михайлович объявил наследником престола своего сына Федора. 30 января 1676 года Алексей скончался в возрасте 47 лет и был похоронен в Архангельском соборе Кремля. Федор Алексеевич стал государем всея Руси и 18 июня 1676 года венчался на царство в Успенском соборе. Правил царь Федор всего шесть лет, был он крайне не самостоятелен, власть оказалась в руках его родственников по матери — бояр Милославских. Важнейшим событием царствования Федора Алексеевича стало уничтожение в 1682 году местничества, что давало возможность продвижения по службе не очень знатным, но образованным и предприимчивым людям. В последние дни правления Федора Алексеевича был составлен проект об учреждении в Москве Славяно-греко-латинской академии и духовного училища на тридцать человек. Скончался Федор Алексеевич 27 апреля 1682 года в возрасте 22 лет, не сделав никакого распоряжения относительно престолонаследия. После смерти царя Федора десятилетний Петр Алексеевич по предложению патриарха Иоакима и по настоянию Нарышкиных (его мать была из этого рода) был провозглашен царем в обход своего старшего брата царевича Ивана. Но с 23 мая того же года по требованию бояр Милославских он был утвержден Земским собором «вторым царем», а Иван — «первым». И лишь в 1696 году, после смерти Ивана Алексеевича, Петр стал единодержавным царем.
Впоследствии Петр стал самым великим из всех российских государей. Его отличали ум, воля, энергия, широта взглядов, целеустремленность, любознательность, большая работоспособность. Петр, не получив нужных ему знаний в детстве, учился всю жизнь. Вместе с тем он был вспыльчив, жесток и безжалостен, лично принимал участие в пытках и казнях. Царь не считался с интересами и жизнью отдельной личности, поэтому не остановился перед смертным приговором даже собственному сыну Алексею, которого обвинили в государственной измене.
Во время своего царствования Петр I провел в России коренные преобразования. В результате реформы государственного аппарата место Боярской думы занял Сенат, учрежденный в 1711 году для управления всеми делами в случае отъезда государя. Решения в Сенате принимались большинством голосов. В 1721 году Петр утвердил духовный регламент, полностью подчинивший церковь государству. Патриаршество было упразднено, а для управления церковью учрежден Святейший правительствующий синод.