Азовская кампания на практике продемонстрировала слабую вооруженность армии зарядами, пушками. Сказалось плохое качество пороха и нехватка крупнокалиберной артиллерии. Операция по захвату побережья определила необходимость слаженного взаимодействия артиллерии и флота. Управление армией показало, что офицеры недостаточно хорошо проводят военную и воспитательную работу с рядовым составом.
Трудности в Азовских походах послужили импульсом к проведению военных реформ. Стало ясно, что армия и флот могут быть мощными только при сильной экономике. Поэтому Петр I форсированными темпами организовал строительство заводов и фабрик, работающих на оборону страны. К началу правления Петра I в России насчитывалась 21 мануфактура. В силу малочисленной мощности они не могли полностью обеспечивать огромную регулярную армию. Поэтому царь одновременно с реформой армии начал проведение работ по быстрому созданию новых мануфактур. В 1694–1696 годы строились заводы Аристко Новикова, известного позже как Аристов, на реке Тулице — тульского мастера Никиты Антуфьева, вошедшего в историю под фамилией Демидов. Антуфьев в 1700 году представил царю 6 ружей, изготовленных лично. Петр I остался доволен работой, Это было время рождения металлургических и пушечных заводов. «Старые» олонецкие пушечных дел мастера в первые годы реформ освоили метод ускоренной отливки новых орудий. Широко развернулось изготовление ручного огнестрельного оружия. Главными его поставщиками являлись тульские заводы. Объем продукции тульских оружейников из года в год увеличивался. Если в 1683–1685 годы тульские заводы ежегодно давали 2000 ружей, то в 1701 году Петр I ставил реальную задачу по производству 8000 ружей в год.
Андрея Андреевича Виниуса царь назначил на должность «надзирателя артиллерии». Виниус был человеком ловким и оборотистым. Царь знал о его незаконных сделках, когда тому ранее подчинялась почта. Однако еще при Михаиле Федоровиче Виниус открыл чугуноплавильный завод возле Тулы. Экономический прогресс, наметившийся в стране, позволил перевести вооруженную силу на постоянное государственное обеспечение, как в мирное, так и в военное время. Получив от Петра Алексеевича задание в короткий срок развить артиллерию, Виниус занялся организацией и развитием металлургической промышленности в России. Так как залежи полезных ископаемых не были разработаны, несмотря на то, что были известны места, где на поверхности земли можно было без особого труда добыть медь, а дороги из мест разработки не были налажены, то решение пришло самое неожиданное. Царь издал указ собрать колокола и перелить их на пушки, гаубицы и мортиры. Это относилось ко всем церквам и монастырям. К июлю 1701 года собрали около 90 тысяч пудов высококачественной колокольной меди. Такая политика не могла не вызвать возмущение православного мира. Великодержавный монарх, которого в народе прозвали «Антихристом», не обращал внимания на людской ропот. До конца года было отлито 273 пушки, 12 мортир и 13 гаубиц. В течение 1702 года на московском Пушечном дворе отлили еще 140 орудий. Всего в Москве за 1700–1708 годы изготовили 1006 медных орудий.
Немало орудий производили уральские заводы, переданные царем братьям Демидовым. Только в 1701–1704 годы на Урале было построено 7 металлургических заводов. Первой заработала домна Каменского завода. Практика, когда поступал заказ от государства, получила название «протекция». Политика протекционизма была направлена на предоставление льготных условий для промышленников, работающих на армию и флот. Купцы и их сыновья, занимавшиеся развитием военной промышленности, освобождались от службы. С первых дней работы уральские заводы столкнулись с большими трудностями. В 1701 году тобольский воевода князь М.Я. Черкасский писал Петру I о том, что «…нет мастеров искусных, а без них делу всякому будет остановка». На уральские заводы из центральных районов выслали «мастеровых людей». К уральским заводам было прикреплено 25 тысяч крепостных крестьян. Работа протекала в неимоверно тяжелых условиях. Больше половины короткой жизни люди проводили под землей на добыче угля, руды. Первый уральский чугун получили 15 октября 1701 года, а уже через два месяца отлили первые 3 пушки и 2 мортиры. Зимой 1702 года в Москву по санному пути Н. Демидов отправил царю первую продукцию с Каменского завода — 45 орудий. В 1703 году Каменский завод изготовил рекордное количество пушек — 522. Однако некачественное литье и ковка малоопытных мастеров в первое время часто вели к плохому изготовлению уральских пушек. 20 февраля 1705 года Петр издал указ, в котором велел Каменскому заводу «ковать образцовое железо и лить бомбы и гранаты, а пушек, мортиров и гаубиц лить и к Москве высылать не велено».
Уральские заводы имели существенный недостаток — очень далеко находились от театра войны. Поэтому решили одновременно со строительством на Урале возвести заводы в Олонецком крае. В 1702–1707 годы в северо-западном регионе основали Ижевский, Тырпецкий, Петровский, Повенецкий заводы.
Наряду с пушечными и пороховыми заводами интенсивно строились заводы по производству боеприпасов. Центром порохового производства являлась Москва. Пороховые заводы построили также в Киеве и Казани, позже — в Петербурге. Всего на армию работало 17 пороховых мануфактур. Ежегодная потребность России в боеприпасах на первом этапе Северной войны определялась в 53 800 штук ядер, 12 000 бомб, 30 000 пудов гранат, 1320 пудов картечных пуль.
Освоение металлургического дела дало первые плоды. В 1704 году были не только удовлетворены потребности русской армии, но и создан большой запас артиллерийского вооружения. В действующей армии и на флоте в наличии числилось 13 000 пушек, отлитых из меди и железа, а на московских складах хранилось 108 пушек, 55 мортир, около 100 000 бомб и гранат. Теперь русские пушки, сделанные на уральских заводах, не уступали по качеству зарубежным образцам. Продолжая наступление по всем направлениям, 9 января 1708 года царь издал именной указ «О делании пушек по новым образцам за счет доходов Монастырского приказа».
В Азовских походах созрела окончательно идея Петра I о создании национальной постоянной армии. Стрелецкие полки, которые, по сути, явились первым в истории России типом постоянного войска, в петровское время «представляли уже отжившую военную организацию». Дворянская конница, действуя «по прадедовским обычаям», показала низкие боевые качества. В1691 году сформировали два полка: Преображенский и Семеновский. Роль этих полков для будущей петровской регулярной армии огромно. Через эти полки пройдут почти все будущие высшие офицеры и государственные деятели. Эти полки станут настоящей кузницей офицерских кадров русской армии.
После захвата каланчей под Азовым Петр I перешел к созданию новой армии, так как России нужна была армия, устроенная на принципах новых начал, полностью регулярная и по-настоящему профессиональная. Петр I осознанно делал ставку на русские кадры. Еще в 1697 году были отправлены за границу для обучения воинской науке 150 стольников, сержантов и солдат. Решив создать регулярную армию и флот, Петр I особое значение придавал командным офицерским кадрам, особенно русским. «Офицеры суть солдатам, яко отцы детям, того ради надлежит их равным отеческим образом содержать», — выделил царь главную мысль в одном из указов. Петр I решил не просто организовать подготовку офицеров как военных профессионалов, но и дать им особый социальный статус. «Офицерам всем дворянство и первое место», — пометил Петр I в своем ежедневнике. Этому принципу он следовал неукоснительно. Царь намеренно ставил офицеров не просто рядом с родовым дворянством, он отдавал им первенство, видя в них не только военных профессионалов, но и свою опору в деле перехода государства на новый уровень.
В начале 1696 года началась широкомасштабная операция по подготовке офицеров для пехоты из числа русских дворян. Основной базой для организации офицерского корпуса стали командные кадры гвардейских и солдатских полков. По царским указам призванные к военной службе являлись в Преображенское к боярину Головину и после смотра им давали указание, чтобы «они учились пехотному строю на житном дворе». В обязанности будущего командира входили задачи «чинить смотры солдат, пополнять полковые припасы, вновь набирать младших офицеров». Из маленьких и больших городов, поместий царским указом в Москву вызывали молодых дворян и офицеров городовых полков, которые были отданы в учение. Под руководством Головина обучали их основам военной науки и после проверки на годность к офицерской службе, которую нередко проводил сам царь, назначали на командные должности во вновь формируемые части. Специальные учебные команды и школы были созданы в первых регулярных полках: в Семеновском — для подготовки пехотных офицеров, в Преображенском — артиллеристов и инженеров. В 1700 году при бомбардирской роте Преображенского полка была учреждена первая военная школа. Курс был годичный, и поступили учиться в школу сначала всего 26 человек.
Указом от 14 января 1701 года Петр I повелел: «Быть математических и навигацких наук учению». В палатах Сухаревой башни в Москве открылась Навигацкая школа. Она, по словам Петра I, «нужна не токмо морскому делу, но и артиллерии и инженерству». Так в России появилось первое светское высшее учебное заведение, готовившее специалистов военно-морского флота, судостроителей, геодезистов. В 1701 году в Москве открылась школа, которая начала готовить кадры для флота. По уровню она превосходила азовскую, выступавшую начальным этапом в обучении морских наук. В школу принимали сыновей дворянских, дьячих и подьячих, из домов боярских и других чинов от 12 до 17 лет, потом и 20-летних, «добровольно хотящих, иных же паче и со принуждением». Ученики из семей, которые имели более 5 дворов крепостных, учились за собственный счет (своекоштные). Остальные получали из государственной казны «кормовые» деньги. Учеников переводили из одного отделения в другое или «из одной науки в другую» по мере обучения и готовности к делу. На освободившиеся вакансии тотчас принимали новых учеников. Навигацкая школа имела два подготовительных начальных класса. В одном из них обучали чтению и русскому письму. В цифирной школе проходили начальный счет с арабскими цифрами. Простые сословия обучались в школе грамоте и счету. После окончания они служили писарями, помощниками архитекторов, в Адмиралтейском приказе. Дворяне шли во флот, артиллерию и инженеры. В Навигацкой школе ученики изучали арифметику, геометрию, плоскую и сферическую тригонометрию, навигацию, морскую астрономию, а также географию. Кроме того, желающие брали уроки по фехтованию.
Окончание учебного заведения еще не означало автоматического производства в офицерский чин. Подавляющее большинство выпускников направлялось в войска унтер-офицерами, доказывая службой профессиональную пригодность. Выпускникам Навигацкой школы до производства в офицеры предстояло прослужить несколько лет волонтерами на военных кораблях Англии, Франции, Испании или Голландии.
Юридически начало регулярной армии положено было указами царя от 8 и 17 ноября 1699 года о начале рекрутских наборов. По первому указу о добровольной записи в солдатские регулярные части набирали «людей из числа свободных, лично подданных, разных званий». Этот указ «О приеме в службу солдат из вольных людей», объявленный 8 ноября 1699 года, заложил основы рекрутской системы комплектования, что, по существу, означало формирование новой армии. Определялись источники создания солдатских регулярных полков нового образца. Костяк армии составили Лефортовский, Преображенский и Семеновский полки. Так как петровская Россия была страной, где основной процент населения составляли крепостные крестьяне, 17 ноября 1699 года царь издал указ о наборе рекрутов «из даточных людей, из охочих и праздных людей», принудительно направляемых в армию крепостных крестьян. Было определено количество: с 25 дворов, принадлежащих помещикам и монастырям, брали по 1 рекруту из монастырских крестьян, с 30 дворов — по 1 рекруту из помещичьих крестьян. Указом «О наборе в солдаты вольноопределяющих» от 23 декабря 1700 года холопы в случае зачисления в солдаты получали свободу, а закабаленные люди освобождались от кабалы. Сборы были нацелены прежде всего на подготовку к войне на Балтике.
Несмотря на рациональный подход, особенностью первого этапа формирования регулярной армии являлась поспешность. Распоряжения часто не приводили к желаемому результату, так как характер военных преобразований не был понятен массам. Армия, составленная из таких рекрутов, была плохо обучена, имела низкую боеспособность. В начале 1700 года Головин доносил Петру: «Государь, люди ко мне присланы для учения и я выкинул из них человек 150, а в остатке учения столько же. Не повелишь ли набирать из царедворцев и не из заморских, а я истинно то делать рад, лучше их учить, нежели тех, которые присланы; трудов к ним много положено, а иные и ныне за мушкет не умеют приняться». Петр I приказал взять в обучение для подготовки в офицеры стольников, дворян и жильцов «московского чина». Его идея была проста: продвигаясь по военной службе, молодой человек мог добиться значительных успехов. Как верно заметил С.Ф. Платонов, «Петр., доверяя им (иноземцам), не ставил их на первые места; везде над ними возвышался русский человек, хотя бы и меньше иностранца знавший дело». Набор дворян в пехотные полки, занятия по пехотному строю бояре и дворяне не сразу приняли, потому что в XVII веке в солдатские полки записывали детей из знатных родов только за проступки или за «оскудение воинского чину».
Одновременно с реформами в пехотных полках реорганизовали поместно-дворянскую конницу, заменив регулярной кавалерией драгунского типа. Были определены и возрастные ограничения службы: от 17 до 32 лет. Занималась комплектованием, вооружением, обмундированием, обучением военному делу армии специально созданная комиссия, находившаяся в подчинении у генерального двора в Преображенском. Драгунские полки впервые в мировой практике вооружили полковой конной артиллерией, что позволило стать ей подвижной конницей и выполнять в последующих кампаниях сложные стратегические задачи. 20 октября 1701 года окольничий и новгородский воевода П.М. Апраксин сформировал Новгородский драгунский полк. В него вошли и гусары. Гусарские полки упразднялись. В 1702 году практика набора в регулярные полки прекратилась.
К концу 1700 года в России насчитывалось 3 драгунских полка и 29 пехотных полков, составивших три дивизии. Командирами дивизий царь назначил генерала Ф.А, Головина, полковника князя А. И. Репнина, бригадира А.А. Вейде. За активность и качественную подготовку набранной дивизии Репнина царь в возрасте 32 лет произвел в чин генерала от пехоты, который приравнивался к генерал-аншефу.
Военные реформы «съели» почти весь государственный запас. В 1701 году на армию и флот расходы составили 78 % от бюджета страны. На решение социальных проблем оставалось менее четверти государственной казны. Е.В. Тарле дал высокую оценку петровским мероприятиям: «И нужно сказать, что Петр, проводя свою военную реформу на уже имевшемся национальном фундаменте, создал, в конце концов, русскую армию гораздо более высокого типа, чем чисто наемные армии большинства тогдашних европейских государств. Петровская армия по самому существу дела, по своей природе, была армией уже нового образца, имевшей национальный характер». По мнению С.М. Соловьева, В.В. Голицын намеревался изменить только сухопутные войска, а Петр I пошел дальше.
В 1705 году Петр I ввел рекрутскую повинность. Поначалу рекрутские наборы набирались с определенного числа дворов. Крестьяне неохотно отдавали своих детей в армию. Взрослый сын — это рабочие руки. Поэтому постепенно сложилась практика выкупа рекрута из бедной малоземельной семьи или отправляли бобыля, у которого не было ни семьи, ни земельного участка. А царь мечтал о крепких и здоровых солдатах. Он еще только видел во снах, как будут строиться новые крепости, как будут осваиваться новые земли, как побегут молочные реки по новым торговым дорогам.
В 1705 году чрезвычайный посланник Англии в Москве Ч. Уитворт писал статс-секретарю Р. Гарлею: «Царь положил широкое основание развитию своих морских и сухопутных сил. Мощью собственного гения, почти без сторонней помощи, он достиг успехов, превосходящих всякия ожидания. И вскоре, конечно, возведет свое государство на степень могущества, грозную для соседей, особенно для Турции».