21 апреля Петр выехал из Англии к посольству, ожидавшему его в Голландии. Получив отказ (в официальной поддержке со стороны голландского правительства в войне против турок) в ссуде морского снаряжения и припасов, о которой московское посольство просило, оно, живя в Амстердаме, занялось приобретением этого снаряжения на собственные средства, нанимало офицеров и матросов на русскую службу и закупало необходимые припасы. Под конец своего пребывания в Англии Петр узнал, что турки завязали через посредство английского короля тайные мирные переговоры с венским двором. Являлась, таким образом, опасность, что союз четырех держав против Турции, подкреплять который он отправился за границу, распадется, и ему придется вести войну с турками один на один. Это заставило его спешить в Вену, где он надеялся личным присутствием воспрепятствовать начавшимся переговорам. Он прибыл с посольством в Вену 16 июня, несколько раз виделся, сохраняя инкогнито, с императором Леопольдом, который устроил в честь московского гостя блестящие празднества. С канцлером гр. Кинским Петр лично вступил в переговоры о турецких делах, но попытка Петра затормозить начавшиеся с турками переговоры окончилась неудачей. Венский двор остался непреклонен, и Петр должен был уступить и дать согласие участвовать на будущем мирном конгрессе с турками. В Вене за переговорами царь прожил более месяца, также осматривая достопримечательности города, причем особый интерес проявил к католической церкви: посещал католическое богослужение, выслушивал приветственные речи католического духовенства и завтракал с иезуитами в их коллегии.
У Петра, когда он отправлял посольство в 1697 году, целями были: утверждение союза, существовавшего между четырьмя государствами, против турок, возбуждение вообще сочувствия в европейских государствах к этой борьбе против врагов Креста Христова, наконец, приобретение обширных материальных средств для этой борьбы в виде снаряжения и припасов для строившегося тогда Азовского флота, и в этом последнем строились расчеты на Голландию. Каковы были успехи посольства? По всем намеченным целям оно потерпело неудачу. В помощи снаряжением для флота было отказано, и его приходилось приобретать на собственные средства. Мысль о борьбе христианских государств против Турции не находила себе сочувствия, так как в Европе предвидели новую большую войну между христианскими государствами из-за испанского наследства; самый союз четырех держав против турок заметно терял свое значение, так как с турками завязались мирные переговоры, и все усилия Петра приостановить их и настоять на продолжении войны были тщетны. Итак, дипломатические цели посольства не были достигнуты.
Но у Петра при отправлении посольства была еще и другая цель: под его прикрытием побывать в Западной Европе, поучиться там кораблестроению и познакомиться с морским делом. Эти его желания были с успехом осуществлены. Он прошел практический курс кораблестроения в Голландии, изучив на собственной работе всю постройку корабля с начала до конца, и затем пополнил эту практическую выучку теоретическими сведениями в Англии. Он имел возможность познакомиться с флотами двух первоклассных морских держав: Голландии и Англии – и со всеми теми сооружениями: верфями, доками и разного рода фабриками и заводами, которые обслуживали флоты. Ему хотелось изучить далее галерный (гребной) флот, который был особенно пригоден в Азовском море, и для этого он намеревался из Вены ехать в Венецию. Но отправиться в Венецию не удалось. В Вене царь получил известие о бунте в некоторых стрелецких полках и тотчас же поспешил в Москву, принося извинения венецианскому правительству, сделавшему обширные приготовления для его приема. Кроме морского дела, Петр усовершенствовался также в артиллерийском искусстве, пройдя курс его под руководством опытного инструктора в Кенигсберге и завершив его знакомством с английской артиллерией в Вуличе.