公元17世紀時，沙皇俄國重視對西伯利亞的擴張與開發，西伯利亞麵積1200多萬平方公裏，這裏原先沒有俄羅斯人，世代居住此地的雅庫特人、布裏亞特人、涅涅茨人、曼西人、楚科奇人、堪察加人都處於十分落後的原始狀態中，有的民族甚至不知鐵器為何物。對西伯利亞擴張的頭號功臣是富商特羅甘諾夫家族。後來，沙俄遠征隊從16—17 世紀的100 多年中，從鄂畢河推進到葉尼塞河，又從葉尼塞河推進到勒拿河，沿途建立起了不少城鎮。事實上沙皇俄國是從公元1581 年時才越過烏拉爾山進入西伯利亞的。他們用了不到60年時間，即到達了太平洋海岸；1582年他們攻破西伯利亞汗國，1600 年進入鄂畢河東岸；1607年進入葉尼塞河流域；1628 年進駐勒拿河河畔；1632 年建立雅庫茨克城。1639 年推進到鄂霍茨克海沿岸，逼近中國新疆。這時正值中國明代末期，沙俄利用中國內亂，威脅著中國邊疆安全。
公元1654—1667年，沙俄與波蘭進行了13年戰爭，以實現沙俄向西擴張的目標。1654年5月，10萬俄軍兵分三路向波蘭進攻。一年內俄軍就占領了白俄羅斯和立陶宛部分領土。經過13年征戰，沙皇實現了兼並烏克蘭和白俄羅斯的目標。這次沙俄隻兼並了東烏克蘭。直到18世紀末，在葉卡捷琳娜二世三次瓜分波蘭時，俄國才全部吞並了烏克蘭。
在俄國勢力完全控製了西伯利亞之後，立即將魔爪伸向中國黑龍江流域。公元1643 年（明崇禎十六年），雅庫茨克總督彼得· 戈洛文派瓦西裏· 波雅爾科夫率132人，翻過外興安嶺，進入中國境內。當地達斡爾人英勇抗擊，由於實力不濟這些人被迫後撤。1650年，沙俄又派葉菲羅· 哈巴羅夫武裝入侵黑龍江流域。1651 年，沙俄軍隊占領了雅克薩城，改名阿爾巴津。1658年，這些俄軍被清軍消滅。這時，中國康熙皇帝對東北邊防十分重視，不斷調遣兵馬到黑龍江流域。清軍多次取勝。公元1689年中俄兩國簽訂了枟尼布楚條約枠，明確規定外興安嶺以南的黑龍江流域及烏蘇裏江流域是中國領土。
在沙俄擴張史上，有三個沙皇最有作為，他們是彼得大帝、葉卡捷琳娜二世及後來的亞曆山大一世。彼得大帝是近代俄國最有作為的一個皇帝。他是近代俄國體製的奠基者。爭奪波羅的海出海口及沿岸地區是彼得大帝首選目標。波羅的海是大西洋的一個內海，麵積為41 萬平方公裏。水很淺，最深處僅463米。但其周圍港口密布，素有“北歐地中海”之美稱，是聯結沿岸各國戰略及交通要道。幾個世紀以來，這裏一直是各國紛爭的場所。
馬克思在論述俄國所處的地理位置時說，“他們在曆史初次出現時，他們的發源地是伏爾加河及其支流，還有第聶伯河、頓河和北德維納河等發源地和上遊遊域。他們的領土除芬蘭灣盡頭外，沒有一處與海洋相連接。在彼得大帝之前，俄羅斯人也並未表現出有能力征服除白海出海口以外的任何出海口，而白海每年有3/4時間被冰塊封凍，不能通航。彼得堡現在所在地過去一千多年裏一直是芬蘭人、瑞典人、俄羅斯人爭奪的場所。在其全部沿岸線中，沒有哪一部分是屬於俄羅斯的。”
1700—1721年進行的俄瑞北方戰爭，是彼得大帝一生中最輝煌一頁，他為俄羅斯稱霸於波羅的海打下了基礎。1700 年8月9日，俄軍向瑞典宣戰，初期俄軍節節失利。1709 年6 月27日的波爾塔瓦戰役是轉折點，此後，俄軍多次攻入瑞典本土。1721年9月10日簽訂的枟尼什塔特和約枠，使瑞典喪失了波羅的海的霸權，俄國獲得波羅的海東岸地帶及出海口，實現了曆代沙皇夢想奪取出海口的野心，一躍而成為歐洲列強之一。1721年10月22日，為了表彰彼得一世在北方戰爭中所建立的曆史功勳，俄參政院封他為“全俄羅斯大帝”，即後人所稱的彼得大帝，還封他為“祖國之父”。從此，沙皇俄國正式稱俄羅斯帝國。今天涅瓦河河畔上青銅騎士像（馬踏青蛇）即為紀念這一偉大事件而建造的。彼得大帝通過枟尼什塔特條約枠不僅為俄國奪得了出海口，而且還擴大了俄國版圖。俄國從瑞典、芬蘭手裏奪得了81萬平方公裏的土地，這些土地多為臨海寶地。波羅的海沿岸的一些波蘭人、芬蘭人、立陶宛人、日耳曼人等也都歸服於俄羅斯帝國。俄羅斯多民族國家進一步擴大。
向東方擴張是彼得大帝的第二個戰略目標。彼得一世向東擴張沿三條路線進行：東線、中亞線、波斯線。東線上彼得大帝派軍隊於1714年至1720年兩次沿額爾齊斯河向東南上企圖開辟一條通往印度洋的道路，但由於遇到中國政府準噶爾部隊的反擊而失敗。在中亞線上，1716—1717 年俄軍兩次南下，準備攻占希瓦、布哈拉，但由於希瓦汗國英勇抗擊俄軍全軍覆沒。1731年下肉孜哈薩克人歸俄國，隻有上肉孜哈薩克人歸中國。一部分哈薩克人加入浩罕汗國。在波斯線上，彼得大帝派人進軍波斯和高加索，目標是占領裏海。裏海位於歐亞洲交界處，是世界第一大湖，麵積42萬平方公裏。最深處有975米。裏海是溝通北高加索、南高加索、中亞的交通要道。裏海沿岸物產豐富。今天又是僅次於阿拉伯世界的世界第二大油庫。當年裏海東岸由土庫曼人占領，阿姆河沿岸由烏茲別克人占領，裏海西南岸由波斯人占領。經過1717—1728年間的幾次征戰，俄羅斯人基本上控製了裏海沿岸地區。到1725 年（清雍正三年），全俄總人口已達1560萬人。