Считая самодержавную власть важнейшим орудием проведения преобразований, Петр, естественно, особое внимание уделял проблемам реорганизации подчиненного ему аппарата управления. Архаичные государственные структуры Московской Руси явно не вписывались в новую эпоху и, в частности, плохо справлялись с решением тех сложных задач, которые возникли перед ними в связи с начавшейся Северной войной. Реформируя властные структуры, Петр I руководствовался идеями распространенного в тогдашней Европе учения об управлении — так называемого камерализма, пропагандировавшего бюрократическую модель организации государственного аппарата, что предполагало построение его по функциональному принципу, строгое разделение труда внутри административной машины и пр. Унаследованная Петром система управления никак не отвечала этим требованиям. В результате петровских преобразований аппарат власти самодержавия обрел новый облик. Постепенно прекратила свою деятельность Боярская дума. Высшим государственным учреждением страны стал созданный в 1711 г. Сенат. Подчиняясь непосредственно царю, Сенат руководил работой администрации, выполнял законосовещательные функции при монархе и выступал в роли верховной судебной инстанции. Надзор за деятельностью Сената осуществлял с 1722 г. генерал-прокурор. Всецело зависевший от воли монарха, Сенат в отличие от Думы являлся чисто бюрократической структурой, орудием верховной власти.
На смену приказной системе управления с характерным для нее невысоким уровнем специализации при Петре I пришла коллежская система. К ее созданию царь приступил в конце 1717 г. В 1723 г. функционировало 10 коллегий, каждая из которых курировала строго определенный круг вопросов государственной жизни. Коллегии, за исключением Военной, Адмиралтейской и Коллегии иностранных дел, подчинялись Сенату. Организационное устройство и порядок работы коллегий определялись изданным в 1720 г. «Генеральным регламентом». Каждая коллегия состояла из «присутствия», в работе которого участвовали президент, вице-президент, советники и асессоры, и канцелярии, возглавлявшейся секретарем и ведшей делопроизводство. Вопросы, входившие в компетенцию соответствующей коллегии, рассматривались ее «присутствием» и решались большинством голосов. Петр I был убежденным приверженцем принципа коллегиальности, считая «что один не постигнет, постигнет другой». Надзор за деятельностью коллегий с 1722 г. осуществляли прокуроры, подчинявшиеся генерал-прокурору.
Неоднократным реорганизациям подвергался в Петровскую эпоху аппарат власти на местах. В 1707–1710 гг. страна была разделена на 6, а затем — на 10 губерний. Последние делились на провинции, а те (с 1719 г.) — на дистрикты. Во главе этих административно-территориальных единиц стояли губернаторы (генерал-губернаторы), воеводы и земские комиссары.
Чиновники всех категорий при Петре I начали обеспечиваться денежным жалованьем. Разработанная под руководством царя Табель о рангах создала новую иерархию служебных разрядов в государственном аппарате, при царском дворе, а также в военной сфере, разделив их на 14 классов. Продвижение по ступенькам этой бюрократической лестницы должно было осуществляться в соответствии с принципом «годности», а не «породы». Коренные изменения произошли в сфере управления Православной Церковью. После смерти в 1700 г. патриарха Адриана Петр не назначил ему преемника. В 1721 г. патриаршество было вообще упразднено. Высшее управление церковными делами возлагалось на Духовную коллегию, переименованную вскоре в Синод. Надзор за деятельностью Синода поручался назначенному монархом обер-прокурору. Не желая допускать существования в лице Церкви института, пользующегося в своих отношениях с властью известной долей самостоятельности, Петр I подчинил духовенство жесткому государственному контролю. Превратившись в результате в одно из звеньев правительственного механизма, Церковь утратила способность выступать в роли авторитетной общественной силы, что обернулось в конечном счете кризисом Православия, который ярко проявился спустя почти два столетия после петровских реформ, в пору пережитых страной в начале XX в. социальных катаклизмов.