Развитие торговли и промышленности, создание регулярной армии и флота, формирование совершенно новых структур чиновничье – бюрократического аппарата абсолютизма и другие реформы в стране требовали коренной перестройки всей системы образования, подготовки большого числа квалифицированных специалистов. Уже в 1699 г. в Москве была основана Пушкарская школа, а в 1701 г. в здании Сухаревой башни открылась «школа математических и навигацких наук», ставшая предшественницей созданной в 1715 г. в Петербурге Морской академии. В петровское время были открыты Медицинская школа (1707 г.), а также инженерные, кораблестроительные, штурманские, горные и ремесленные школы. В провинции начальное образование осуществлялось в трех типах школ: 46 епархиальных, готовящих священнослужителей; 42 цифирных – для подготовки местных мелких чиновников; в гарнизонных школах – для обучения солдатских детей. Помимо этого в 1703–1715 гг. в Москве работала особая общеобразовательная школа – «гимназия» пастора Э. Глюка, в которой обучали в основном иностранным языкам.
Светское образование потребовало массу новых учебников. В 1703 г. вышла в свет «Арифметика, сиречь Наука числительная…» Л.Ф. Магницкого, которая вводила арабские цифры вместо буквенных, а затем Магницкий и английский математик А. Фарварсон выпустили «Таблицы логарифмов и синусов». В создание новых учебников и учебных пособий большой вклад внесли Ф.П. Поликарпов, Ф. Прокопович и др.
Одновременно с реформой в сфере образования бурное развитие получило развитие издательское дело. В 1708 г. Петр ввел вместо церковнославянского новый гражданский шрифт. Для печатания светской учебной, научной и специальной литературы, а также законодательных актов были созданы новые типографии в Москве, Петербурге и других городах, выпустившие в свет в годы правления Петра свыше 600 названий книг и других изданий, немалое число которых были переводные.
Развитие книгопечатания повлекло за собой начало организованной книготорговли, была открыта государственная библиотека. Большие собрания книг принадлежали князю Д.М. Голицину, графу Б.П. Шереметеву, графу А.А. Матвееву и др. С декабря 1702 г. стало выходить первое периодическое издание – газета «Ведомости».
В основе развития науки и техники в Петровскую эпоху лежали в первую очередь практические потребности государства. Большие успехи были достигнуты в геодезии, гидрографии, картографии, в изучении недр и полезных ископаемых. Русские моряки-гидрографы много сделали для составления карт Азовского, Каспийского, Балтийского и Белого морей. Значительными географическими достижениями отмечены экспедиции в Сибирь и на Дальний Восток, в Среднюю Азию, предпринятые В.Э. Атласовым, И. Евреиновым и Ф. Лужиным, Д.Г. Мессершмидтом, Ф.Ф. Веневениным, И. Унковским и др.
Широкий размах приобрели геологические изыскания. Активно велись поиски железных и медных руд на Урале и в Сибири при содействии местных крестьян. В петровское время было положено начало разведке каменного угля в Подмосковье, Донбассе и Кузбассе, нефтяных месторождений в районе Ухты и в Западной Сибири. В развитие горного дела и металлургии в России значительный вклад внесли Г.В. де Геннин, В.К. Татищев, Я.В. Брюс.
Большими успехами была отмечена деятельность русских изобретателей. Так, М.И. Сердюков был известен достижениями в строительстве гидротехнических сооружений; Я. Батищев изобрел машину для водяной обточки ружейных стволов; Е. Никонов представил проект создания «потаенных судов» (подводных лодок); И. Беляев разрабатывал оригинальные оптические инструменты. Известным механиком петровского времени был А.К. Нартов – изобретатель токарных и винторезных станков, создатель оптического прицела.
Был написан целый ряд ценных исследований по отечественной истории. Крупнейшими из них были: двухтомная «Гистория Свейской войны», создававшаяся при участии самого Петра I; «Ядро российской истории» – написана секретарем русского посольства в Швеции А.И. Манкиевым в 1715 г.; «Гистория о царе Петре Алексеевиче», составленная видным дипломатом Петровской эпохи князем Б.И. Куракиным и опубликованная в конце XIX в.
По инициативе Петра в Росси было положено начало собиранию научных коллекций. В 1718 г. вышел указ, предписывавший населению предъявлять «как человеческих, так и скотских, звериных и птичьих уродов», а также «старые надписи на каменах, железе или меди или какое старое необыкновенное ружье, посуду и прочее все, что зело старо и необыкновенно». С этого момента началась организация отечественного музееведения. В 1719 г. для всеобщего обозрения была открыта Кунсткамера, собрание «раритетов» которой послужило основой для коллекций будущих музеев: Эрмитажа, Артиллерийского, Военно-морского и др.
Итогом достижений петровского времени в области науки и образования стало создание (по указу от 28 января 1724 г.) в Петербурге Академии наук, открытой уже после смерти Петра I в. 1725 г. Академия наук создавалась не только как общенациональный научный центр, но и как база для подготовки научных кадров. При ней был открыт университет и гимназия.