По инициативе Александра за счет казны были переведены на русский язык и изданы произведения известных западноевропейских просветителей философов, экономистов, социологов, юристов — Адама Смита, Джорджа Бентама, Чезаре Беккария, Шарля Делольма, Шарля Монтескье. Позже декабристы на следствии будут постоянно указывать на этих авторов, из произведений которых они заимствовали «первые вольнодумнические и либеральные мысли».
Реформа народного образования была проведена в 1803–1804 годах. Отныне в учебные заведения могли быть приняты представители всех сословий. На низших ступенях училищ обучение было бесплатным, на «казенном коште» училась часть студентов в университетах. Вводилась преемственность учебных программ. Низшей ступенью являлось одноклассное приходское училище, второй уездное трехклассное училище, третьей — шестиклассная гимназия в губернском городе. Высшей ступенью был университет, который был поставлен также во главе учебного округа и должен был обеспечивать гимназии и училища учебными программами и кадрами учителей из числа воспитанников университета. Помимо существовавшего с 1755 г. Московского университета, в 1802–1804 гг. были открыты еще Дерптский (ныне Тартуский), Виленский, Казанский и Харьковский, а также на правах университета Петербургский педагогический институт (преобразован в университет в 1819 г.). Университеты призваны были готовить кроме учителей для гимназий кадры чиновников для гражданской службы и специалистов-медиков. Университетам предоставлялась широкая автономия. К университетам приравнивались привилегированные средние учебные заведения Царскосельский (учрежден в 1811 г.) и Демидовский (в 1803 г. в Ярославле) лицеи. Основанием в 1801 г. Института путей сообщения и в 1804 г. Московского коммерческого училища было положено начало высшему специальному образованию.
Еще большее значение имели преобразования органов центрального управления. Все важные законы 1802–1812 гг. (а позже, при Николае I) составлялись или редактировались М. М. Сперанским. Выходец из семьи бедного сельского священника Владимирской губернии, Сперанский, благодаря своему выдающемуся уму, энергии и необычайной работоспособности, быстро сделал блестящую служебную карьеру. Все современники Сперанского и впоследствии историки отмечали, что никто не мог с таким блеском и строгой логикой составить доклад, проект закона. Он оказался наиболее подходящей кандидатурой для разработки преобразований, которые в новых условиях, не меняя основ феодально-абсолютистского строя, могли бы придать российскому самодержавию внешние формы конституционной монархии. В конце 1808 г. Александр I поручил Сперанскому разработку плана государственного преобразования России, и к октябрю 1809 г. проект под названием «Введение к уложению государственных законов» был им представлен царю.
В своем проекте Сперанский теоретически оправдывает и закрепляет неравенство сословий, привилегии дворянства и отсутствие политических и гражданских прав у «народа рабочего», куда им зачислялись помещичьи крестьяне, рабочие по найму и домашние слуги. В «среднее состояние» включались свободные, но непривилегированные сословия (купцы, мещане, государственные крестьяне), которым предоставлялись «гражданские», личные и по имуществу, но не политические (участие в управлении) права. Проект проводил принцип «разделения властей» — законодательной, исполнительной и судебной, при независимости судебной власти и ответственности исполнительной перед законодательной. Эта система давала доступ к управлению страной дворянству и верхам нарождающейся буржуазии, нисколько не нарушая абсолютной власти царя.
Александр I признал проект «удовлетворительным и полезным», однако проведение его в жизнь встретило сильное противодействие со стороны высших сановников, считавших его слишком радикальным и «опасным», и дело свелось к учреждению в 1810 г. Государственного совета — законосовещательного органа при императоре. Новый орган, централизуя законодательное дело, обеспечивал единообразие юридических норм, предотвращая появление противоречий в законодательных актах, но сама законодательная инициатива и окончательное утверждение законов оставались всецело прерогативой царя. Члены Государственного совета не избирались, а назначались императором. Сперанский получил важную должность государственного секретаря — начальника канцелярии Государственного совета.
1807–1812 гг. — вершина карьеры Сперанского: он занимал посты товарища (заместителя) министра юстиции, директора Комиссии составления законов и Комиссии финляндских дел, ведал подготовкой и проведением финансовых реформ.
В 1811 г. было обнародовано подготовленное Сперанским «Общее учреждение министерств», которое увенчало министерскую реформу, начатую в 1802 г., когда старые петровские коллегии были заменены новой европейской формой высшей исполнительной власти — министерствами. Теперь дела по каждому ведомству решались не «коллегией» во главе с ее президентом, а единолично министром, ответственным только перед императором. Если первоначально, по положению 1802 г., структура и функции министерств еще не были четко определены, то новый закон 1811 г. строго разграничивал компетенцию министерств, увеличивал их численность (с 8 до 12), устанавливал принцип единоначалия и регламентировал взаимоотношения министерств с другими органами высшего государственного управления — Сенатом, Комитетом министров и Государственным советом. Реорганизованное таким образом при Александре I центральное управление просуществовало, с небольшими изменениями, вплоть до 1917 года.
Преобразовательная деятельность Сперанского вызвала недовольство в реакционных придворных кругах; вокруг него плелись интриги. До Александра I доходили слухи, муссируемые придворной средой, о «неблаговидных» отзывах о нем Сперанского. Самолюбивый император почувствовал себя оскорбленным, но не подавал виду; более того, стал демонстративно оказывать Сперанскому знаки своей «благосклонности», а это, как знали по собственному опыту придворные, служило верным признаком приближавшейся опалы. 1 января 1812 г. тот был удостоен ордена Александра Невского. А 17 марта 1812 г. он был вызван на аудиенцию к императору. После двухчасовою конфиденциального разговора Сперанский вышел из кабинета императора «в великом смущении». Дома он застал министра полиции А. Д. Балашова с помощником, которые опечатывали его бумаги. У дома уже стоял возок для отправки Сперанского в ссылку. Сначала его отправили в Нижний Новгород, но затем по новому доносу перевели в более далекую ссылку — в Пермь.
Падение Сперанского вызвало в придворных кругах бурю восторга. Некоторые даже удивлялись «милосердию» царя, не казнившего этого «преступника, изменника и предателя». Уверяли, что «этот изверг хотел возжечь бунт во всей России, дать вольность крестьянам и оружие для истребления дворян». Разумеется, все это было чистейшим вздором. Сам Александр I был убежден в невиновности ссыльного, но решил принести его в жертву, чтобы погасить растущее недовольство дворянства. Сперанский считал, что «первой и единственной» причиной его опалы явился слишком смелый план преобразований.
На следующий день после удаления Сперанского Александр говорил А. Н. Голицыну: «Если бы у тебя отсекли руку, ты наверно кричал бы и жаловался, что тебе больно; у меня прошлой ночью отняли Сперанского, а он был моею правою рукою!» Как вспоминал Голицын, «все это было сказано со слезами на глазах». Позже графу К. В. Нессельроде Александр объяснял: «Обстоятельства заставили меня принести эту жертву общественному мнению». Через четыре года Сперанский был «прощен», назначен сначала пензенским губернатором, а в 1819 г. — генерал-губернатором Сибири, где провел ряд административных реформ. В 1822 г. он был возвращен в Петербург, назначен членом Государственного совета, получил значительные земельные пожалования. Николай I сначала относился с подозрением к Сперанскому за его «былые либеральные увлечения» и за «связи» с декабристами, но после «нашел в нем верного и исполнительного слугу». Сперанский был введен в состав Верховного уголовного суда над декабристами, в котором играл видную роль, провел кодификацию законов Российской империи, за что был возведен в графское достоинство.