Важной задачей для Потемкина на посту президента Военной коллегии стало изменение комплектования армии, особенно в условиях усиления внешнеполитической активности России. Российская регулярная армия со времен Петра I строилась на рекрутских наборах податного населения, Потемкин же впервые распространил рекрутские наборы на Украину и Белоруссию и одновременно ввел новые принципы очередной системы и жеребьевки. В указанных областях был установлен 15-летний срок службы, проведение призыва было ограничено 2 месяцами, население распределялось на части и очереди по 500 человек. Каждая часть имела определенную очередь, внутри которой рекруты призывались по жребию без замены наемниками. Предпринял Потемкин попытку распространить эти принципы на Великороссию, но встретил яростное сопротивление помещиков, что помешало ему завершить проведение рекрутской реформы. Указывая на последствия этой незавершенности, Потемкин писал Екатерине II в конце 1788 г.: «Рекруты отдаваемые слабы и с болезнями, многие застарелыми, так что мрут большим числом, не доходя еще до места. Сколько же их пропадает по непривычке к климату и по крутому приобучению к солдатской жизни и службе, сие ужасно… Термин набора в государстве поставлен толь не вовремя, что рекруты никак на будущую кампанию не поспевают быть солдатами…» Уже в ходе второй Русско-турецкой войны 1787–1791 гг. Потемкин пришел к мнению, что необходимо заменить существовавшую тогда бессрочную службу на срочную. Для прекращения частых побегов солдат в Польшу Потемкин «пехоте и кирасирам порцию отпустить приказал, чем и прекратилось, сказав, что государынина воля сделать после войны срочную службу». Об этом он сообщал в письме к графу А.А. Безбородко и добавлял: «Сие больше всего подействовало. Поляки подманивают. Ей нужно срок положить, хотя б начав с государственных (крестьян. —
Необходимость усовершенствований в принципах рекрутского набора признавал и один из ближайших советников Екатерины II А.А. Безбородко, обращаясь к Потемкину: «Весьма желательно было бы, чтоб для пользы государства и вернейшей его обороны план Ваш о службе военной произведен был в действо и чтоб, хотя по окончании войны, сие сделалось». В ходе реформ русской конницы, проведенной Потемкиным в 1783–1786 гг., поселенные полки были преобразованы в полевые, что, несомненно, укрепило вооруженные силы накануне войны.
Составной частью проводимых Потемкиным реформ в армии стало изменение в формах одежды, связанные с улучшением солдатского быта. Недаром солдаты складывали о нем песни, а после его смерти один из них признался генералу Г.Г. Энгельгардту: «Покойный его светлость был нам отец, облегчил нашу службу, довольствуя нас всеми потребностями; словом сказать, мы были избалованные его дети…»
Описывая состояние русской армии в 1764 г., генерал А.И. Хрущов говорил о грубом и жестоком обращении с солдатами, побоях, обременительных способах, используемых в марше, чтобы «не гнуть колена», и многих других недостатках. Первым обратил на это внимание Румянцев. Потемкин, усвоив его взгляды и видевший все тяготы солдатской жизни, сумел провести ряд последовательных реформ.
Опыт войны показал, что от армии надо прежде всего требовать не показной чистоты, а способности быстро передвигаться и менять строевые формы. Еще только в зените фавора, заняв пост вице-президента, Потемкин 16 ноября 1774 г. направил Военной коллегии записку об устном повелении Екатерины, положившем начало изменению обмундирования армии. В ней говорилось: «1-е, что положенные по штату во всей пехоте фламанского полотна штиблеты отныне навсегда уничтожаются… 2-е. Вместо положенных по тем же штатам на каждого человека двух пар башмаков, составляющих равную цену с сапогами, отпускать еще на каждого человека по одной паре сапог. О сем к исполнению сим государственной Военной коллегии объявляю».
В ордере генерал-поручику Текели от 18 июня 1775 г. Потемкин предписал во всех корпусах легких войск в полках гусарских унтер-офицерам и рядовым «отныне волос в букли не завивать и не пудрить, кос обвитыми лентами не иметь… пикинерам остричь волоса в кружок и никаких буколь, кос не носить». В июне 1776 г., даже в самый разгар объяснений Екатерины с Потемкиным, она не позволяла ему уходить в обиды и забывать об обязанностях государственного деятеля, в том числе и по военному ведомству. Получив письмо от великого князя Павла Петровича из Риги о состоянии полков, терпящих там «нужду в обуви и в одежде», императрица приказывает фавориту «наведаться», в чем причина столь бедственного положения солдат, и сделать соответствующие распоряжения.