Следующим этапом административной реформы Петра I стало создание коллежской системы, т. е. системы центральных ведомств с отраслевыми функциями. При создании коллегий за образец взяли шведскую систему центрального управления, основанную на принципах популярного в то время учения о камерализме. Согласно этому учению, каждое ведомство наделялось функциями в строго определенной сфере государственной жизни, причем его власть распространялась на всю территорию страны. Любые вопросы в ведомствах решались коллегиально, что, по мысли Петра, должно было уничтожить самоуправство прежних приказных судей, имевших единоличную власть. Для каждого учреждения определялось штатное расписание, т. е. вводился фиксированный состав служащих с фиксированным же жалованьем. «Присутствие» коллегии, т. е. те, кто непосредственно принимал решения, состояло из президента, вице-президента и трех членов. Обязанности всех чиновников, от самых низших до высших, жестко регламентировались, а каждое ведомство получало регламент, в котором определялись его функции, сфера компетенции и ответственность.
Первоначально в ходе реформы 1717–1718 годов было создано 9 коллегий: Иностранных дел, Военная, Адмиралтейская, Камер-коллегия, Штатс-контор-коллегия, Ревизион-коллегия, Юстиц-коллегия, Коммерц-коллегия и Берг-мануфактур-коллегия. Первые три (в системе коллегий они занимали особое место, будучи подотчетны непосредственно государю) возникли на основе еще ранее созданных Петром учреждений, заменивших приказы. Большое значение имело и создание специального судебного ведомства – Юстиц-коллегии, заменившей сразу несколько судных приказов и отобравшей судебные функции у приказов иного профиля. В подчинении Юстиц-коллегии находились возникшие в 1719 году надворные суды в двенадцати городах, являвшихся центрами судебных округов, на которые была разделена страна, и которые не совпадали с границами губерний. Надворным судам подчинялись провинциальные суды в удаленных от мест расположения надворных судов центрах провинций и нижние суды в уездных городах. Создание этих учреждений, по существу, означало судебную реформу, и некоторые исследователи трактуют это как первую попытку разделения властей.
На протяжении XVIII века состав коллегий неоднократно менялся. Еще при жизни Петра их число пополнилось особой, Духовной коллегией – Святейшим Синодом, созданным после отмены патриаршества. Затем самостоятельность получила Мануфактур-коллегия. Также, статус коллегии обрела существовавшая первоначально при Юстиц-коллегии Вотчинная контора. При жизни Петра возникли и еще два центральных ведомства. Во-первых, это Главный магистрат, образованный в 1720 году для управления городами страны. В самих городах были созданы городовые магистраты и ратуши, заменившие земские избы. В их ведении оказалось все посадское население страны, различные категории которого были объединены под общим названием купечества. Другой коллегией, возникновение которой отражает специфику взаимоотношений центра и регионов, была Малороссийская. Сам факт возникновения, наряду с отраслевыми коллегиями, центрального ведомства территориального характера указывает на то, что проведение губернской реформы еще отнюдь не означало распространения принципов единообразия управления на всю страну. Сохранение особого статуса вновь присоединяемых территорий, к каковым относили и Украину, было данью средневековой традиции, но одновременно соответствовало особенностям нового, имперского представления о государстве как о конгломерате, объединяющем под единой властью разные народы и территории. В этом отношении подобное устройство Российской империи вполне совпадало с идеальным образом Римской и Византийской империй, по подобию которых конструировалось российское имперское пространство.
К январю 1725 года, когда умер Петр I, создание новой системы административного управления как в центре, так и на местах было в основном завершено. Это была довольно стройная и, по крайней мере в теории, достаточно эффективная для своего времени система. Ее бесперебойному функционированию мешало, однако, несколько обстоятельств. Во-первых, острая нехватка квалифицированных кадров. В России не было не только какой-либо системы специальной подготовки чиновников, но даже сети общеобразовательных учреждений, не говоря уже о высших учебных заведениях. Во-вторых, страна жила в состоянии постоянного финансового дефицита. Новый статус страны на мировой арене и продиктованная этим статусом необходимость содержать огромную регулярную армию и флот, новый бюрократический аппарат, современную дипломатическую службу, европеизированный императорский двор – все это в несколько раз увеличило расходы государства, при том что его ресурсы оставались столь же скудными, как и прежде.