Начиная с 1697 г. потянулись на Запад десятки русских молодых людей учиться. Некоторые из них сами стремились ехать, других Петр посылал против их воли. До нас дошли записки и заметки нескольких из русских посланцев Петра о их заграничных впечатлениях (П.А. Толстого, Б.П. Шереметьева, гр. Матвеева, Неплюева и др.). Из них видно, как трудно усваивалась западная культура и наука непривычными к ней русскими дворянами и боярскими детьми. И все же, возвращаясь в Россию, и сами они, и их слуги привозили с собой навыки новой сознательной дисциплины и новые культурные интересы.
Однако посылка русских людей за границу, за наукой не разрешала проблемы создания кадров. И вот Петр постепенно организует новые светские технические школы в России. Прежде всего была организована Математическая и Навигацкая школа в Москве, потом перенесенная в Петербург и превратившаяся в Морскую академию. В 1712 г. были образованы в Москве и Петербурге инженерная и артиллерийская школы. Возникают горные школы в провинции. В 1714 г. Петр приказал во всех губерниях создать школы, так называемые «цыфирные», в которых должны были обучаться не только дворянские дети, но и «ребятки изо всяких чинов людей» (конечно, кроме крепостных крестьян). Дело это прививалось туго, с большими трудами; цыфирные школы, из которых должны были выходить будущие офицеры, чиновники и т.д., не во всех губерниях смогли работать, потому что не хватало учителей, да и обыватели уклонялись от посылки сыновей в школы. Тем не менее цыфирные школы были первый попыткой поставить дело народного образования сколько-нибудь широко, и они принесли очень большую пользу. Не прошел даром и указ Петра (1721 г.) об основании школ при каждой епархии. Хотя эти школы имели церковный характер, но учились в них не только дети духовенства; так, например, в петербургской школе при Александро-Невском монастыре большинство было детей разночинцев, мастеровых, подьячих, даже крепостных; да и по окончании епархиальных школ далеко не все их ученики становились священниками; многие шли в гражданскую службу, в армию и т.д. Характернейшей особенностью петровских школ был их демократизм. Недаром сам Петр заявлял, что в науке имеет значение не знатность, а талант. Вся политическая практика Петра доказывает, что он нимало не боялся выдвигать людей «низкого» происхождения на высокие посты. Также и в школах его времени учили мальчиков и юношей самого различного социального состава. Но Петр не мог преодолеть основы социального уклада страны, крепостного права, и крестьянство оставалось почти незатронутым его просветительскими мероприятиями. Пропагандируя науку собственным примером, основывая школы, посылая молодых людей за границу, Петр думал при этом о необходимости создания не только чисто практических и низовых учебных учреждений, но и высшего научного центра в стране, центра, в котором бы творилась русская наука.
В январе 1724 г. Петр утвердил устав Академии наук, но открыта она была лишь после его смерти, в 1725 г. При этом существенно то, что ей был придан характер, значительно отличавший ее от других европейских академий. Западные учреждения этого типа, в частности Парижская академия, были только научно-исследовательскими организациями, объединявшими крупных ученых. Петр понимал, что в России таких ученых еще нет, а довольствоваться выписанными из-за границы учеными он не хотел; перед ним стояла задача удовлетворить потребности своей страны, и он вовсе не хотел придавать «блеск» своему двору или бросать пыль в глаза Европе за счет казны своего государства. Поэтому в основанной им Академии помимо научной работы должна была вестись и учебная, и в состав Академии включался университет; выписанные же профессора-академики обязаны были помимо своей исследовательской работы читать лекции для студентов и, кроме того, подготовлять себе смену из числа русских молодых людей. В 1726 г. при академическом университете была открыта также гимназия, подготовлявшая юношей для слушания университетских лекций.
Следует отметить, что преемники Петра не сумели и не захотели развить его идею. Академия при них захирела. В 1738 г. в ее гимназии училось всего 18 человек. Подлинный подъем Академии начался только тогда, когда в нее пришел первый гениальный русский ученый, Ломоносов.