彼得一世覺得自己渾身軟弱無力。他性情變得孤僻起來，而且動不動就發火，以往那炯炯有神的雙眼現在已黯然無光，從前的颯爽英姿也見不到了。彼得常常一連幾個小時枯坐在那里，也許他在考慮，以自己“生命”換來的基業究竟托付給誰好？
早在1722年，彼得就頒布了王法繼承詔。這項法令廢除了一項長子為天然王位繼承人的慣例。宣布要根據“在位君主”的旨意，指定王位繼承人，同時，彼得還補充：在指定王位繼承人後，君主如發現王儲有負眾望，可收回成命。沙皇責令所有高級官吏宣誓無條件執行這一法令。
彼得可以親自給自己指定繼承人。但選擇的余地很小。對自己的孫子——太子阿列克謝九歲的兒子，沙皇懷有矛盾的感情：有時彼得對他很疼愛，發現他具有超群的稟賦；有時又擔心孫子不是跟爺爺的樣，而是步乃父的後塵。
對兩個女兒——安娜和伊麗莎自，彼得總是一視同仁，把她們當成掌上明珠。但在他的眼里，她們充其量不過是女孩兒家，而不是哪種必須具有豐富經驗和堅強意志的基業繼承人。再說長女安娜已成為霍斯丁公爵的未婚妻，而小女兒伊麗莎白還不滿十五歲。
很可能的是，沙皇已選中了葉卡捷琳娜，因為只有這樣才能解釋彼得為什麼宣布夫人為皇後並為她籌備豪華的加冕禮。彼得未必發現了自己的“知心朋友”（他這樣稱呼她）具有治國的才略，但她，正象彼得所認為的那樣，有一大長處，能把彼得的左右也當成她本人的親信，她很可能依靠這批人，駕駛國家這只航船，沿著既定航線前進。
葉卡捷琳娜·阿列克謝耶芙娜，作為皇後，享有女皇的尊號，但彼得希望封贈她這個尊號，這和婚姻關系無關。為了使她有權取得這個封號，並提出有力的根據，彼得在其1723年頒布的專門上諭中，不借使用各種溢美之詞，說明她是皇上本人堅定不移的助手，隨他轉戰各地，曆盡艱辛。上諭中唯一能舉出的一個具體事例是說葉卡捷琳娜曾參加普魯特遠征，至于她的其他功績則都被當助手這類話語焉不詳的大帽子蓋住了。
1724年 2月，彼得偕同葉卡捷琳娜接受一個療程的礦泉水治療； 3月，所有宮廷人員、樞密官、將軍們、各院的院長、外國使節們，冒著最後一場大雪，首途莫斯科參加加冕典禮。典禮極盡豪華與隆重之能事。檢閱用的轎式馬車，樂隊，臨時從倉庫中取出的久置未用的餐具，焰火，為女皇特制的價值一百五十萬盧布的王冠，光彩奪目的禮服，令人歎為觀止。女皇的禮袍重達一百五十普特，由四名大臣擎著；她的長後襟，則由五名最高宮廷女官牽著。
彼得也參加了這一曆時很久的令人精疲力竭的典禮。這一次，他打破慣例，穿上了華麗的服裝：銀線縫制的淺藍色長袍，紅色絲襪和飾有白羽毛的帽子。他親自向女皇獻上王冠，翌日，又以將軍的身份出現在祝賀之中。女皇受命采取獨立的政務活動，將伯爵爵位授予彼得·安德列耶維奇·托爾斯泰。
慶祝活動損害了彼得的健康， 6月初他動身去梅勒的烏果德工廠，在那里發現一種礦泉水。沿途看到，疲憊不堪、饑腸轆轆的人群，為尋找食物而漫無目標地向前移動著。百姓飽嘗了上年歉收之苦，看來今年的收成也不見得就會好。
1724年 6月 7日，彼得告知葉卡捷琳娜：“感謝上蒼，此間礦泉水有奇效，其利尿作用較之奧洛涅茨礦泉水毫無遜色；唯食欲較前差耳。”在工廠，彼得決定試試自己會不會打鐵。他打出了幾普特重的鐵活兒，上面加蓋烙印。當他打聽明白這類活兒該付多少工資之後，馬上就向廠主要工錢去了。用這筆錢他給自己買了一雙鞋子。為這樣一雙鞋子他十分得意，強調說，用自己掙的錢買到了一件有用的東西。一周後，他結束治療，返回彼得堡。
這一次發病，本應使彼得改變往常的作息時間表，減少工作，節省一些精力。但他毫不吝惜自己的身體， 8月末參加了一艘三桅巡洋艦的下水典禮，然後不顧醫生的勸告，作了一次長途旅行。他先到施利色堡，參加一年一度的慶祝占領這個要塞的傳統活動，然後又去視察奧洛涅茨冶金工廠，在那里他打了三普特重的鐵活兒，又經諾夫哥羅德前往古老的制鹽業中心舊魯薩城。他還去看了看1718年開鑿的拉多加運河。
拉多加湖洶湧的湖水，吞沒過許多船只，這些船只運送必需品給新首都居民，又把糧食、大麻、亞麻、鐵和皮革運往國外。開鑿這條環形運河的目的，是保證水路的安全。參加運河工程的，有從全國驅趕來的農民和市民共兩萬人。然而工程進展緩慢，五年間只挖通了十二俄里。彼得很滿意這次的視察結果。一年之內，運河長度增加了五俄里，同時工程造價也有所降低。
11月初，沙皇回到彼得堡就病倒了。這時發生了一件事，致使病情愈加惡化。
11月 9日，逮捕了一名紈褲子弟蒙斯，他是沙皇以前的寵姬安娜·蒙斯的弟弟。威廉·蒙斯是葉卡捷琳娜的宮中高級侍從，同時兼管她的領地事務。伯赫霍爾茨在日記中寫道：“這次逮捕……出乎意料，令人震驚、因為前一天晚上，他還在宮里用過晚餐，並有幸同皇上進行長談，一點可疑的失寵的跡象也沒有。”
在蒙斯被捕前的幾個月里，彼得與葉卡捷琳娜之間一直保持著互相尊重的關系。從6至10月發出的信件看出，沙皇一如既往，對皇後的柔情蜜意並未稍減。
6至10月，葉卡捷琳娜給彼得的信，只保存下來 6月30日的一封。她對彼得也是用的甜言蜜語：“吾之知心朋友，海軍上將大人閣下，願君長壽！”她還對彼得說，她如何慶祝他的命名日（ 6月30日）的，並在信尾表示願很快歡天喜地見到皇上。
不到一周，劊子手就砍下了蒙斯的頭。審訊如此匆忙，判決又這樣嚴厲，是因為他的罪行是，濫用女皇的信任，收受賄賂，代人向女皇求情以求恩賜。他的罪名有貪汙了在當時來說不足掛齒的少量公款。這就是有關蒙斯罪行的正式說法。但傳聞卻說，蒙斯的被處死與濫用職權一事不沾邊，而是因為他同女皇有曖昧關系。彼得自己可以有外遇，但認為葉卡捷琳娜決不能對他不貞。女皇的年齡比他小了十二歲。
據當時的人說，葉卡捷琳娜的名聲是清白的，因為在偵訊文件中沒有點名。對將她的寵臣處死一事，她紋絲不動聲色。她曾想要為蒙斯說情，但彼得竟在盛怒之下，當著她的面打碎了一面珍貴的鏡子。“這是我宮中最好的裝飾品，只要我願意，就可以砸了它！”葉卡捷琳娜明白，彼得的氣話，意有所指，但仍然裝作沒事兒似的問道：“這樣你的王宮就能太平無事了嗎？”最後彼得還是使皇後受到一次嚴峻考驗——帶她去看了一下蒙斯的首級。
夫妻反目了。可能，這是因為彼得沒有行使他自己制定的指定王位繼承人的權利，也沒有把葉卡捷琳娜的加冕禮活動順理成章地進行到底。
身染沉疴的彼得在死前三個月大部時間在病榻上度過。病情稍一好轉，他就起身到戶外走走。10月末，他參加了瓦西里耶夫島上的一次救火活動。11月 5日，他出席了一位德國面包師的婚禮，逗留幾個小時，觀看了各種舞蹈和外國的結婚禮數。也是在11月，沙皇參加了女兒安娜和霍斯丁公爵的訂婚禮。訂婚禮的慶典持續兩周，有時彼得也來參加。12月，他還參加了兩個慶祝活動18日慶祝小女兒伊麗莎白生日，兩天以後，他參加了新“公爵教皇”的選舉，以代替已故的布圖爾林。
沙皇忍著劇痛，強打精神，起草並修改詔令和指示。鑒于蒙斯事件，11月13日他發布詔令，禁止向宮廷仆人提出任何請求並向他們行賄。詔令威脅要對那些接受狀子的仆人處以死刑。在逝世前三周，彼得急忙忙起草給堪察加考察隊隊長維圖斯·白令的指示。曾經親眼看到沙皇起草這一指示的納爾托夫說，沙皇似乎意識到自己將不久于人世。這以後，他召見海軍上將阿普拉克辛，對他說：“由于健康不佳，使我只能蟄居室內。近幾天，我想起了很久以來的一樁心事，由于有別的事一直還沒有顧得上，這就是尋找一條經冰海去中國和印度的道路。”堪察加考察隊在彼得死後才成行。
1月中旬，沙皇的尿毒症急劇惡化。1725年 1月28日彼得在極度痛苦中逝世。由于疼痛，一開始他一連幾天不斷地喊叫，很遠都能聽得見，後來力氣沒了，只能輕聲哼唧。駕崩當天就宣布即女皇位的葉卡捷琳娜，命令把故王的遺體停放四十天，每天在靈前號哭兩次，以示哀悼。“宮廷侍從都感到驚奇，”一位同時代人寫道：“女皇哪里來的這麼多的眼淚。”
有兩幅彼得像，是在那些悲傷的日子留下來的。有一個眾所周知的“蠟人”像。雕塑家拉斯特列利從死者臉上拓下石膏面模，准確地量過了遺體各個部位的長短粗細。然後，雕塑家制作了一尊巨大的坐在寶座上的彼得塑像。另一個是伊萬·尼基京畫的彼得像。畫家畫過許多同時代人的肖像，包括沙皇像在內。彼得的最後一幅畫像，是尼基京在沙皇彌留之際畫的：彼得用微黃的帷幔和用銀鼠皮鑲邊的藍色長袍齊胸蓋著。鼻根部和嘴角附近的皺紋，微舉的雙眉，賦予面部以正在沉思的表情。
3月 8日，在彼得保羅大教堂舉行彼得的葬禮。下葬時，費奧凡·普羅科波維奇發表了一篇至今為人傳誦的悼詞，當中既表達了失去先王之慟，又為前沙皇所立下的豐功偉績而歌功頌德。因而予人以深刻印象：
“悠悠昊天，哀我黎民。
何所見斯？失此明主。
何所為斯？葬王于土。
先王見背，民莫不谷，
王國庶定，矢其文德。
先王之民，有拳有勇；
先王之邦，令聞不已。
威楊海外，敵人喪膽。
嗟我沙皇，盡瘁安國，
勵精圖治，既明且哲。”
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