Преобразования, намеченные Петром I во всех сферах жизни российского общества, не могли осуществиться без подъема культурного уровня населения, в первую очередь дворянства. Административная реформа привела к росту бюрократического аппарата, который нуждался в грамотных чиновниках. Для управления армией и флотом требовались офицеры, освоившие военное и морское дело. Широкомасштабные строительные работы (возведение крепостей, строительство каналов и мануфактур) было невозможно вести без специалистов, владеющих техническими знаниями и навыками.

На первых этапах преобразований Петр нанимал иностранных специалистов. Для подготовки технического персонала, чиновников и офицеров из российских подданных открывались новые учебные заведения, сама система обучения в которых в корне отличалась от допетровской. Богословские дисциплины в программах учебных заведений были значительно потеснены точными науками — математикой, астрономией, геодезией, фортификацией, инженерным делом.

В 1701 г. были открыты Навигацкая и Артиллерийская школы, в 1707 г. — Медицинское училище, в 1712 г. — Инженерная школа. Для подготовки специалистов по горнорудному делу при металлургических заводах на Урале и в Олонецком крае правительство организовало первые в России горные школы. Для обучения подрастающего поколения с 1714 г. в губерниях повсеместно стали появляться цифирные школы. В них выпускники Навигацкой школы преподавали детям арифметику и начала геометрии. К концу первой четверти XVIII в. в России насчитывались 42 цифирные школы, а число учеников в них достигало 2 тыс. человек.