Консилия министров в 1711 году была заменена на Правительствующий Сенат. В указе царь объявлял: «всяк да будет послушен Сенату так, как нам самому». Первоначально Сенат состоял из девяти членов и обер-секретаря. Был четко регламентирован режим работы Сената, порядок рассмотрения дел. Членов Сената назначал только царь. Петр установил новый, до этого не применявшийся в России принцип коллегиальности. Все дела решались большинством голосов. Несогласный сенатор записывал в протоколе свое особое мнение. В канцелярии Сената было множество служащих и отделов — расправный, секретный, приказной, разрядный, фискальный, губернский. Особая контора контролировала исполнение указов Сената. Расправный отдел принимал жалобы на несправедливые решения дел в государственных органах, включая созданные в 1709 году девять губерний. Сенатские губернские комиссары составляли дворянские списки, контролировали военные, финансовые, поместные дела на местах, ведали набором рекрутов.
В первую очередь Сенат затребовал от всех приказов и воевод приходно-расходные книги по налогам, недоимкам и тендерам с 1700 года. Он не получил ничего. Приказные под разными предлогами саботировали именной указ царя. Никто даже не расписался в получении указа. Все обещали и не делали ничего. Сенат не получил ответов на свои запросы о состоянии дворцовых земель за последние тридцать лет, о состоянии государственных заводов, о доходах таможен. Из сотен дьяков и подьячих для работы в Сенате были отобраны только несколько человек. Почти невозможно было установить количество приказных людей и размер их жалованья. Четыре года Сенат перестраивал работу государства.
Полномочия Сената постоянно расширялись. Он стал высшей инстанцией в России. Сенат ничего не делал без воли Петра, он являлся главным исполнителем петровских указов.
Сенаторы часто спорили и ругались во время заседаний и жаловались царю на обиды. Обер-секретарю Сената помогали гвардейские офицеры, но следить за порядком среди высших сановников государства было непросто. Организовывать и контролировать деятельность Сената Петр поручил генерал-прокурору. С 1722 года прокуроры появились в судах и губерниях и подчинялись только царю. Генерал-прокурор возглавлял Сенат, были министром юстиции, руководил фискалами, имел право законодательной инициативы, наблюдал за деятельностью военных ведомств и Синода.
Указом от 8 декабря 1708 года Россия была разделена на восемь губерний: Московскую, Смоленскую, Архангельскую, Казанскую, Сибирскую, Киевскую, Азовскую. В Санкт-Петербургскую губернию вошли Ингрия, Карелия, часть Эстляндии, Псков, Новгород, Олонец, часть тверских и ярославских земель. В 1713 году была образована Рижская, а в 1714 году — Нижегородская и Астраханская губернии. Число губерний постоянно увеличивалось.
Причин для изменения административно-территориального деления страны было множество. Сменившие в середине XVI века посадников и наместников воеводы тормозили развитие страны. Городовые воеводы возглавляли военное и гражданское управление города и уезда. С начала XVII века должность городового воеводы была введена во всех городах России. Вместе с дьяками воеводы возглавляли приказные или съезжие губы-канцелярии, сосредоточили всю полноту власти в уезде и городе. Для управления ими были созданы отдельные канцелярии-избы, в которых работали подьячие и приставы. Старосты заведовали сбором казенных податей. Померные взыскивали пошлины с измеряемых ими товаров. Пятенные свидетельствовали куплю и продажу лошадей, накладывали на них пятно-тавро и брали за это пошлины. Объезжие головы заведовали полицейскими делами. Им подчинялись решеточные приказчики и земские ярыжки-полицейские. В городах и уездах служили таможенные и кабацкие головы, целовальники, приказчики. К началу царствования Петра в России служили триста воевод. Отношения воевод и центральной власти были очень неопределенны. Запутанность отношений затрудняла управление, а неопределенность прав сильно увеличивала власть воевод. Это вело к большим злоупотреблениям.
Губернии состояли из административного центра. К губернскому городу были приписаны другие города с уездами. В 1719 году Петр опять реорганизовал местное управление и создал в составе губерний пятьдесят провинций, разделенных на уезды и дистрикты.
После Полтавской битвы в Сенате скопилось более пятнадцати тысяч нерешенных дел и Петр перенес решение стратегических вопросов в губернии. Губернаторы подчинялись лично Петру и выполняли административные, полицейские, финансовые и судебные функции. Губернская власть была исполнительницей законов и предписаний высших органов власти без права действовать самостоятельно. Губернское правление являлось исполнительной канцелярией при губернаторе. Оно обнародывало законы, указы, распоряжения правительства, решало споры между городами и уездами, выполняло полицейские функции.