彼得年少时随母亲住在莫斯科郊外普列奥布拉任斯基村，酷爱军事游戏，建立“少年军”，编为普列奥布拉任斯基兵团和谢苗诺夫斯基兵团。常与附近外国侨民来往，从中学习航海知识和造船技术，并深受西欧文化影响。
1689年，率“少年军”平息索菲亚策动的射击军叛乱，把索菲亚关进修道院。他把国事交给母亲、舅父等人处理，本人仍专心操练“少年军”。
1695年，率军3万远征土耳其的亚速，因没有舰队配合而遭失败。他汲取教训，在顿河河畔的沃罗涅日建立造船厂，很快建立起一支小型江河舰队。这是俄国历史上第一支舰队。
1696年，第二次远征亚速，在舰队配合下终于夺占亚速。
1697年，派庞大使团出访西欧，争取建立并扩大反土同盟，同时学习西欧先进的科学技术。本人化名彼得·米哈伊洛夫下士随团出访，先后在荷兰的萨尔丹、阿姆斯特丹和英国的伦敦等地学习造船和航海技术，并聘请大批科技人员到俄国工作。
1698年，夏从维也纳回国，镇压射击军叛乱并将其解散。
随后，全面推行欧化改革：经济方面，鼓励发展工场手工业，振兴国内外贸易，凿运河，开商埠，扩大出口，为俄国近代工业奠定了基础；
政治方面，取消领主杜马，废除大教长，设立枢密院，打击保守势力，甚至不惜处死皇太子，加强以沙皇为首的中央集权；社会文化方面，建学校，办报纸，剃胡须、剪长服，革除陈规陋习，注重培养和选拔人才，主张唯才是举；
军事方面，实行征兵制，统一编制，建立由步兵、骑兵、炮兵和工兵组成的正规陆军，并扩建海军舰队。
在进行全面改革的同时，发动夺取波罗的海出海口的战争。为对付称雄波罗的海的北欧强国瑞典，先后同萨克森选帝侯兼波兰国王奥古斯特二世、丹麦国王腓特烈四世建立北方同盟。
1700年初，北方战争爆发后，于8月对瑞典开战。11月俄军在纳尔瓦初战失利后，进一步进行军事改革，发展军事工业，以利再战。
1701—1704年，利用瑞军主力陷入波兰之机，率兵向波罗的海沿岸进攻，先后攻占诺特堡、尼延尚茨堡、纳尔瓦和伊万哥罗德等地。
1708年初，在瑞典国王查理十二率兵大举进攻俄国之际，指挥俄军实施战略退却，诱敌深入，坚壁清野，以小部队不断袭扰、消耗和疲惫瑞军。10月亲率俄军在列斯纳亚附近歼灭A.勒文豪普特指挥的瑞典援军，歼敌9000余人，夺取其全部火炮和辎重。
1709年7月，在波尔塔瓦战役中，指挥俄军歼灭瑞军主力，扭转了战局。查理十二率千余人逃往土耳其。
土耳其对俄宣战后，1711年夏率军南征土耳其，在普鲁特河畔陷入土军和克里米亚汗国军队重围。因弹尽粮绝被迫乞和，以归还亚速、允许查理十二过境回国为条件，与土耳其停战。随后，恢复对瑞典的进攻。
1714年8月，亲率俄国舰队前卫在汉科角海战中击败瑞典舰队，取得海军建立以来第一次胜利，彼得自任海军中将。
1721年9月与瑞典签订《尼斯塔特和约》，夺取大片土地，并取得波罗的海出海口。10月被枢密院封为“大帝”和“祖国之父”；俄国改国号为俄罗斯帝国。
1722—1723年发动侵略波斯的战争，夺取里海西岸和南岸部分地区；同时继续向远东扩张，侵占堪察加半岛和千岛群岛。
1724年的一个秋日，彼得一世在芬兰湾看见一只在沙洲上搁浅的船，几个士兵有被淹死的危险，他那特有的个性使他奋不顾身跳进冰水中去救他们。彼得因此受了风寒，入冬以后病情严重起来。
但他仍坚持工作，派白令去堪察加探险的命令正是他在这个时候起草并颁布的（后来连接阿拉斯加和俄罗斯之间的水域被命名为白令海峡）。
1725年2月8日，彼得一世在圣彼得堡驾崩，享年52岁。
彼得大帝的一系列改革主要是在与瑞典进行北方战争的背景下施行的。
在文化上，彼得大力引进西方的书籍和生活方式，下令全体臣民不得穿传统的长袍和留大胡子；规定贵族子弟到了一定年龄必须上学，否则不得继承爵位，并选派留学生去西欧学习。
还简化了俄文字母，引进西方历法，建立了俄国第一座图书馆、医院、剧院、博物馆、印刷所，还出版了第一份报纸，亲自担任主编。
1708年彼得取消这个陈旧的制度，转而建立辖省制度（guberniyas），而省分如下：莫斯科辖省、圣彼得堡辖省、基辅辖省、斯摩棱斯克辖省、伊尔库茨克辖省、喀山辖省、亚述辖省、西伯利亚辖省，1713年谕令成立米斯巴赫（Landrats），该词从德语演变而来意指国会，而每个辖省都有设立，各省总督一共有八到十二名不等的专业工务员协助施政。
忠诚被受质疑的精英以及反对改革的贵族在1722年的声浪达到巅峰，也就是职级表（俄语：ta6eль o pahгax;tabel' o rangakh）实行的这一年，一份正式的阶级清单被用到俄罗斯的军事、政府以及皇家法院，职级表混合许多头衔与尊称的系统而建立，每个阶级都下分很多等级（I到xIV），以表示对沙皇的忠诚度的特殊等级，职级表主要用在军队组织，这也象征了彼得统治时期的现代化与革新。
职级表的建立可以说是彼得改革相当大胆的措施，这直接打击了贵族的权力，并且象征了俄罗斯社会的改变，从前比较高的等级是世袭传承，但职级表建立之后哪怕是个平常老百姓，也会因为辛勤的工作或高超的技艺而进入技术官僚的体系，新一代的技术官僚迅速的取代旧贵族的阶级，并再俄罗斯取得人民的支持，这一套制度一路沿用到1917年俄国革命的时候。
在政治上，改革的目的是建立完整的中央集权统治，加强工作效率。剥夺贵族领主杜马会议的职能，以参政院取代，下设11个委员会（实际上相当于西方国家的“部”）负责具体工作。
罢黜大教长，代之以宗教院，使教会成为国家政权的一部分；划分行政区域，将全国分为50个省。彼得还颁布了一个“职级表”，将文武官员分成14个不同的等级，所有的官员不管门第出身，都要从最低一级做起，靠功绩晋升。
为了应付大北方战争而需要前所未见的经济资源，如此巨大的财政赤字以及老旧的基础建设，意味着国家无法在战时紧迫的情况下筹出那么多军费，彼得的政府被经费的问题喘不过气，只好由国家垄断部分具有战略意义的产业，例如：盐、酒、橡木以及焦油，彼得也开始从俄罗斯的文化习俗来征税，例如：沐浴、垂钓、养蜂以及蓄胡，并向纸制品课征印花税。
彼得改革的目的之一就是富国强兵，以打赢与瑞典的“北方战争”。早在西欧考察期间，彼得就与丹麦、萨克森结成反瑞同盟。
1700年三国联合对瑞典宣战。但一开始战事不利，瑞典先以迅雷不及掩耳之势迫使丹麦退出，接着又在纳尔瓦打败俄军。
彼得大帝在改革增强了力量之后，重整旗鼓，先后在1708年列斯纳亚战役和1709年波尔塔瓦战役中打败瑞典好战国王卡尔十二世，尤其是波尔塔瓦一战，彼得亲临前线，给予瑞军以毁灭性打击。
1721年，俄瑞《尼斯塔得条约》签订，俄国夺得了梦寐以求的波罗的海东岸、芬兰湾、里加湾的大片土地，从而获得了出海口。彼得大帝的威名达到顶点。
1722年—1723年，彼得一世在对波斯的入侵中夺得里海西、南岸的土地。但他对土耳其的战争无功而返。
在军事方面，彼得实行义务兵役制，引进国外新式武器和战略技术，还建立了一支强大的海军。
在经济方面，彼得大力鼓励工商业的发展，允许企业主买进整村的农奴到工厂做工，批准外国人在俄国开办工厂。
彼得创立了俄国海军与波罗的海舰队。到1725年他死时，波罗的海舰队已拥有了36艘第一线作战舰、16艘快速舰、70艘战舰以及200多艘其他船只。