16 мая 1703 года на одном из островов в устье Невы по распоряжению Петра I начали строительство Петропавловской крепости, которая положила начало новому городу, названному Петром Санкт-Петербургом. В 1712 году Петербург стал столицей Российского государства. Кроме того, Петр I создал регулярную армию и флот. Основами устройства вооруженных сил были рекрутская повинность, введенная в 1705 году, и обязательная военная служба дворян, получавших офицерский чин после военной школы или службы рядовым. В 1708 году был спущен на воду первый корабль Балтийского флота, а через двадцать лет русский флот насчитывал 32 линейных корабля, 16 фрегатов, 85 галер и множество мелких судов. Также серьезные преобразования были проведены Петром I в области культуры и просвещения: появился гражданский шрифт, были открыты медико-хирургическая, инженерные и артиллерийские школы, Морская академия. Открылся и первый русский музей — Кунсткамера — с публичной библиотекой и первый русский общедоступный театр. В 1700 году в России было установлено начало года с 1 января (вместо 1 сентября) и летоисчисление от Рождества Христова, а не от сотворения мира. Стала выходить первая печатная газета «Ведомости». В 1724 году была основана Академия наук. По распоряжению Петра I были проведены экспедиции в Центральную Азию, в Сибирь, на Дальний Восток, подготовлена экспедиция Беринга, положено начало систематическому изучению географии и картографированию страны.
Петр прекрасно понимал, что для дальнейшего развития России необходим выход к Черному и Балтийскому морям, поэтому в конце XVII века были предприняты два похода на турецкую крепость Азов, результатом которых стало заключение в 1700 году Константинопольского мира с Турцией. Россия вышла на берега Азовского моря. Однако главной внешнеполитической задачей стал выход к Балтийскому морю. Петр обращался к Швеции с просьбой продать некогда принадлежавшие России земли у Финского залива, на что шведы не согласились. Началась Северная война, продолжавшаяся 21 год. В 1712–1714 годах войсками Петра была завоевана Финляндия. Утвердившись на берегах Балтийского моря, Россия стала великой морской державой. В 1721 году Петру I был присвоен титул императора всероссийского и Отца Отечества. В своем стремлении сделать Россию непобедимой Петр был неутомим, но здоровье императора ухудшалось. 28 января 1725 года вследствие запущенной болезни Петр I скончался. Он был похоронен в соборе Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге.
После смерти Петра I при дворе образовались две партии. Одна из них, в которую входили Репнин, Голицын и князья Долгоруковы, отстаивала права Петра Алексеевича, малолетнего внука Петра I. Однако при поддержке гвардейских полков Меньшиков и Толстой возвели на престол вдову Петра I Екатерину. Царицу поддержали также и влиятельные члены Синода — Феодосий Яновский и Феофан Прокопович. Внук Петра I был объявлен наследником престола. Екатерина (настоящее имя Марта), дочь литовского крестьянина Самуила Скавронского, была второй женой Петра Великого. При крещении в православную веру она была наречена Екатериной Алексеевной. Екатерина не имела никакой политической программы и во всем полагалась на своих советников. Ее царствование не ознаменовалось никакими особыми достижениями. Весной 1727 года Екатерина захворала горячкой и 6 мая скончалась.
На престол взошел внук Петра I, сын царевича Алексея Петр II. Однако правил он всего три года, и в январе 1730 года скончался от оспы. На нем пресекся род Романовых по мужской линии. После смерти Петра II Верховный Тайный совет решил, что править Россией должна дочь царя Ивана Алексеевича Анна Иоанновна, вдова герцога Курляндского.
Анна Иоанновна не получила должного воспитания и образования и всю жизнь оставалась малограмотной, ее любимыми развлечениями были верховая езда и охота. Став императрицей, Анна начала возвышать иностранцев и третировала русскую аристократию. Вся власть в стране фактически принадлежала канцлеру Остерману и фавориту Анны Эрнсту Иоганну Бирону, вызванному ею из Курляндии. Во главе армии тоже встал немец — фельдмаршал Миних. Содержание двора обходилось в пять раз дороже, чем при Петре I, несмотря на то, что в казне не хватало денег. Тем не менее в области образования произошли некоторые позитивные изменения: был учрежден шляхетный кадетский корпус для дворян, при Сенате было открыто училище для воспитания чиновников, при Академии наук — семинария на тридцать пять юношей. К этому же времени относится реформа почтовой службы, а также создание полиции в больших городах. 17 октября 1740 года в возрасте 47 лет Анна Иоанновна скончалась. По завещанию императрицы престол после ее царствования достался ее племяннику Ивану Антоновичу, которому не исполнилось еще и года. Однако через год, в ночь на 25 ноября 1741 года при поддержке гвардейских офицеров дочь Петра I Елизавета Петровна совершила дворцовый переворот и была провозглашена императрицей.