Уделялось внимание и духовному образованию. Дети духовенства обучались в епархиальных школах. Сохранявший верность Петру Феофан Прокопович издал «Первое учение отрокам» — вид духовного букваря. Император приказал основать в Москве и Петербурге семинарии для обучения священников.

В 1725 г. открылась Петербургская Академия наук, которую Петр I задумывал как «собрание из самолучших ученых людей, которые довольны (способны) науки производить и совершить». При этом он предполагал, что Академия будет готовить не только специалистов по различным отраслям знания, но и преподавателей как для самой Академии, так и для других учебных заведений.

Проект Устава Академии разрабатывался при участии императора. Работа Петербургской академии наук осуществлялась полностью за счет средств государственного бюджета, что отличало ее от западноевропейских академий, которые материально обеспечивали себя за счет издательской деятельности и устройства лотерей. В соответствии с замыслом Петра I при Петербургской академии проходили подготовку научные кадры.

В Петровскую эпоху активно велись географические исследования, изучалась обширная территория российского государства. Нередко в роли исследователей выступали люди, не получившие фундаментального образования, но обладавшие наблюдательностью и острым умом. По итогам своих экспедиций онй производили описание Сибири и открытых «новых землиц». Большой вклад в развитие российской географии внес устюжский крестьянин Владимир Атласов. В 1697—1699 гг. он на свои средства составил первое этнографическое и географическое описание полуострова Камчатка. В 1713—1714 гг. русские землепроходцы побывали на Курильских островах.