Пётр I (1672, Москва — 1725, Петербург), царь (с 1682; с 1689 правил самостоятельно), император (с 22 октября 1721). Сын царя Алексея Михайловича от второго брака — с Н.К. Нарышкиной. Возведён на престол после смерти бездетного царя Фёдора Алексеевича в обход своего старшего брата Ивана. Однако в результате Московского восстания 1682 («Хованщина») «старшим» царём был объявлен Иван V Алексеевич, а Пётр — «младшим», при правительнице царевне Софье. В 1682—89 Пётр вместе с матерью жил в подмосковном селе Преображенском, выезжая в Москву лишь для приёма иностранных послов и других дворцовых церемоний. В Преображенском Петром были созданы «потешные» Семёновский и Преображенский полки, ставшие ядром новой русской армии. В 1684 на берегу р. Яузы построена «потешная крепость» Прешбург, близ которой проводились манёвры полков; позже в ней размещался Преображенский приказ. В 1685 по распоряжению Петра была создана Потешная (позже Солдатская) Преображенская слобода, где были расквартированы солдаты Преображенского полка (ныне Потешная улица, улица Девятая рота). Много времени проводил Пётр в селе Измайлове, где совершал плавания на своём ботике и проводил учения «потешных» полков. В августе 1689, получив известие о готовящемся Софьей дворцовом перевороте, поспешно уехал в Троице-Сергиев монастырь; возвратился в Москву после подавления заговора. Учителями Петра были Ф.Я. Лефорт, П.И. Гордон, Б.А. Голицын и др. По заказу Петра I в 1697—99 для Лефорта в Немецкой слободе был выстроен Лефортовский дворец, на пути из Москвы к Немецкой слободе и селу Преображенскому были построены дома его приближённых — Куракиных (ныне Новая Басманная улица), Демидовых (на Гороховом поле, ныне улица Казакова), Головкина (в приходе церкви Петра и Павла, ныне Новая Басманная улица), Я.В. Брюса, Апраксиных, Скавронских, Нарышкиных в Немецкой слободе. В 1701 на берегу р. Яузы, напротив Лефортовского дворца, был сооружён дом Ф.А. Головина (Головинский старый дворец). В 1701 по указу Петра I в Кремле между Никольскими и Троицкими воротами был заложен Цейхгауз (позднее Арсенал). Опасаясь вторжения шведских войск, в начале 1707 Пётр I велел укрепить Кремль и Китай-город; были возведены земляные бастионы (см. бастионы XVIII века) — больверки, осмотр которых осенью того же года проводил царевич Алексей, а затем и Пётр. Вокруг Кремля со стороны р. Неглинной были возведены Боровицкий, Неглинный, Троицкий, Никольский, Воскресенский бастионы. Со стороны Москвы-реки был сооружён двойной вал. Кремль был окружён валом, шедшим параллельно стенам; особенно были укреплены Никольские и Спасские ворота. На больверках размещались 53 медные и 311 чугунных пушек, 75 мортир, для защиты Москвы было выделено 3148 солдат, 97 офицеров, 245 артиллеристов. Для возведения больверков каждый московский двор должен был послать 2 человек (Петровские бастионы срыты в 1819—23, на их месте разбит Александровский сад и создано кольцо площадей вокруг Китай-города; остатки бастионов сохранились в Александровском саду у Оружейной и Средней Арсенальной башен). В Москве пышно отмечались военные победы Петра I: в 1696 после взятия Азова со стороны Замоскворечья у Всехсвятского моста (ныне Большой Каменный мост) были построены триумфальные ворота; в 1721 после заключения Ништадтского мира триумфальные ворота были воздвигнуты на средства «именитых людей» Строгановых на месте современной Триумфальной площади, а также у Тверских ворот Белого города, на Красной площади и др. После опустошительного пожара 1701, когда в Кремле были уничтожены все деревянные здания, в ледниках царского дворца растаял лёд, а вода затопила все подклеты и погреба, пострадали здания приказов и другие помещения, Пётр I принял срочные меры по восстановлению построек. В 1705 царь заказал в Голландии новые часы с боем для Спасской (вместо курантов, установленных при Михаиле Фёдоровиче) и Троицкой башен Кремля. 13 мая 1712 Москву постиг новый пожар, начавшийся за Пречистенскими воротами Белого города; он уничтожил за час 1/3 города. Для предотвращения пожаров под непосредственным контролем Петра I была составлена инструкция для московских стрельцов «о делании в печах широких труб» и установке их с фундаментом на земле. В «чёрных» избах требовалось поставить кирпичные печи. За невыполнение инструкции избы нарушителей разрушали. В летнее время рекомендовалось делать печи для выпечки хлеба во дворах или огородах, далеко от строений. С мая по сентябрь печи в домах разрешалось топить лишь два дня в неделю. Состояние печей должно было проверяться 4 раза в год. В 1711 вышел указ Петра I о снабжении гарнизонных частей Москвы пожарными инструментами (топорами, вёдрами, лопатами, баграми). Согласно указу, обыватели должны были участвовать в тушении пожаров, уклоняющихся предписывалось штрафовать. В 1712, 1718, 1720, 1722 вышли указы Петра I о замощении улиц Кремля, Китай-города и Белого города и о строительстве в Москве только каменных домов. За чистотой на улицах Москвы должны были наблюдать десятские (избирались от каждых десяти домов). Горожане должны были чистить и свозить в указанное место «всякий помёт и мертвечину». Каждое утро москвичи должны были сметать сор. В случае нарушения этих санитарных мер с «дворового места» взымался штраф «с каждой сажени в ширину по две деньги». Запрещалось засорять Москву-реку и другие реки, виновных наказывали батогами. Для предупреждения «мора» от употребления неизвестных лекарств по указу Петра I Аптекарский приказ резко ограничил рыночную продажу лекарств в Москве; в 1701 было открыто 8 частных аптек с докторами (первая — в Немецкой слободе, ныне Аптекарский переулок). В 1722 Пётр I учредил московскую обер-полицмейстерскую канцелярию во главе с обер-полицмейстером. Для охраны улиц Москвы в ночное время, согласно специальной инструкции (1722), из мужчин от 20 лет поочерёдно избирались караульные. На улицах Москвы запрещалось стрелять из ружья, пьяным — кричать и петь песни и в «неуказанные часы ночью шататься». Для всех приезжавших в Москву была необходима прописка, всех нищих по царскому указу задерживали, били батогами и отправляли на работы, кроме престарелых, которых помещали в богадельни. Для «зазорных младенцев» в Москве открыты первые воспитательные дома в Новодевичьем и Андреевском монастырях.

При Петре I в Москве велось большое строительство. В 1685—89 заново отстроен Новодевичий монастырь, в 1687—92 закончено (начато при Михаиле Фёдоровиче) строительство Всехсвятского каменного моста через Москву-реку (разобран в 1858), в 1692—1701 по инициативе Петра I близ Стрелецкой слободы полка Л.П. Сухарева сооружена Сухарева башня. В 1680—90-х гг. Москву украсили царский дворец на Воробьёвых горах (1690, не сохранился), Крутицкий теремок на Крутицком подворье, церкви Покрова в Филях, Успения в Печатниках, Успения на Покровке и др. В 1707 по указу Петра I в Лефортове основаны «Главная Военная гофшпиталь» для лечения нижних чинов и обучения лекарей (ныне Главный военный госпиталь имени Н.Н. Бурденко, Госпитальная площадь, 3) и госпитальная школа (ныне улица Рождественка, здание Архитектурного института). В 1705—28 по рисунку Петра I построена церковь Петра и Павла на Новой Басманной улице. В 1715 по указанию Петра велись строительные работы в Чудовом и Вознесенском монастырях в Кремле, шёл ремонт дворца в Коломенском.

С 1712 новой столицей России стал основанный Петром I Петербург, куда была переведена часть населения Москвы.