Новатором Петр I был и в области артиллерии. Ему принадлежит первенство в уточнении функций различных видов артиллерии. Он разделил артиллерию по ее специальному назначению на осадную, полевую и полковую. Петр I ввел артиллерию на вооружение кавалерийских полков, опередив в этом Европу на 50 лет. Между тем фальсификаторы истории эту идею приписывают Фридриху II.
По «ведомости» 1723 г. русская артиллерия состояла из 261 орудия. Она делилась на осадную, полевую и полковую.
После нарвского поражения артиллерия в короткий срок была создана заново. По своим образцам она была лучше, чем в западноевропейских армиях. Во главе артиллерии стоял очень энергичный, талантливый «надзиратель артиллерии» думный дьяк А. Виниус. Позже артиллерию возглавлял генерал Брюс. В 1707 г. открылась артиллерийская школа.
Сам Петр был лучшим артиллеристом. Он много работал над усовершенствованием материальной части артиллерии и над ее тактическим применением. Он очень часто беседовал с полковником Леметри, руководившим изготовлением материальной части артиллерии, и давал ему ряд ценных указаний.
Особенное внимание Петр обращал на подвижность, маневренность артиллерии. До 1706 г. артиллерию перевозили на обывательских подводах, а затем был установлен специальный набор людей и лошадей для обслуживания артиллерии.
В тактическом применении артиллерии Петр I не придерживался принятого в западных армиях шаблона — ставить артиллерию на возвышенности и перед фронтом. Он отверг эту традицию и ставил артиллерию там, где требовала обстановка. Часто артиллерия ставилась и на флангах, и даже в глубине. Несмотря на все это, подвижность артиллерии оставляла желать много лучшего. Петр часто упрекал Шереметева в том, что он сражается старым обычаем, уходит вперед, оставляя артиллерию далеко за собой.
Соединение штыка с ружьем, проведенное в русской армии при Петре I, имело большое значение в разработке тактических форм боя. Мощный штыковой удар, которого обычно не выдерживала ни одна европейская армия, был сильным наступательным средством русской пехоты.
Перевооружение русской пехоты ружьем с ударно-кремневым замком и штыком вызвало необходимость введения линейного построения и линейной тактики, которые являлись более прогрессивными в тот период, так как позволяли развить «полную мощь пехотного огня, равно как и полный эффект кавалерийской атаки, позволяя одновременно действовать максимальному числу людей»
Переход петровской армии к линейной тактике совпал с аналогичным процессом в европейских армиях. Утверждение немецких военных историков о том, что Петр I перестроил свою армию и тактику по иностранным образцам, расходится с исторической действительностью. Не подражание готовым образцам и формам, а глубокое и, главное, критическое изучение достижений западного военного искусства, самостоятельная разработка оперативно-тактических и организационных форм применительно к особенностям русской армии — вот что характерно для Петра как реформатора русской армии, создателя ее военного искусства.
В западноевропейских армиях строго придерживались шаблонного линейного строя, который позволял командиру постоянно наблюдать за каждым шагом подчиненных ему наемных солдат, обычно старавшихся уклониться от боя. В русской армии такой необходимости не было. Это обстоятельство дало возможность Петру внести в линейную тактику существенные поправки, а в нужных случаях видоизменять боевой порядок настолько, что он приближался к глубокому построению. Еще в 1706 г. Петр предписывал Брюсу: «Становить бой по ордеру баталии: будеже кому места не будет с левой руки, становились с правой, позади один другого во столько линий, сколько ширина позволит».
Если в Западной Европе считали, что применение линейной тактики требовало специальных «плацей» и «полей» сражения, то Петр нарушил этот принцип и первый оценил выгоды проведения боя на пересеченной местности. Учитывая этот опыт, он писал в своем приказе Апраксину (октябрь 1708 г.), действовавшему против Либекера на Карельском перешейке: «Только зело прошу, чтобы не гораздо на чистом поле, но при лесах, в чем привеликая есть польза, как я сам испытал на сей (Лесной) баталии».
В инструкции, данной армии в 1713 г. перед Фридрихштадтским боем, Петр указывал: «Накрепко смотреть, чтобы друг другу секундовать… когда неприятель пойдет на одно крыло, то другому крылу неприятеля с тыла во фланг атаковать». Наряду с этим он большое значение придавал использованию огня пехоты.