Опыт вооруженной борьбы против польской и шведской интервенции указал на необходимость создания обученного пехотного и конного войска. В 1630 г. в наиболее крупные города России царь разослал грамоты о наборе людей в «ратное научение», которые знаменовали начало формирования полков «нового строя». Эти полки представляли собой принципиально новую, по сравнению с дворянским ополчением, военную организацию. Полки) «нового или иноземного строя» по существу являлись постоянным, но еще не регулярным войском. Первоначально они комплектовались на принципах добровольного, из «охотчих людей», а затем принудительного набора даточных людей. Этот шаг в Российском военном строительстве имел подлинно реформаторский характер.
В солдатские полки записывали «беспоместных» детей боярских и казаков, призывали вступать всяких «вольных и гулящих людей. Вновь набранным ратникам выдавали оружие и снаряжение за счет казны. Также им выплачивали «государево жалование». Для содержания солдат правительство вынуждено было брать внешние займы у Англии и Голландии ружья, порох и холодное оружие. Закупалось за счет продажи зерна за границу. Тем не менее средств на войско хронически не хватало.
Боевое крещение русские полки «нового строя» получили в войне с поляками за возвращение Смоленска (1632—1634 годы). Несмотря на короткий срок обучения, полки неплохо себя показали. Однако иностранные офицеры и солдаты в ходе боевых действий зачастую переходили на сторону поляков. Наемники дорого обошлись казне русского государства, а их помощь оказалась призрачной.
Дворянская конница также не проявила себя. Помещики, узнав о том, что на южные окраины государства напали крымские татары, стали уходить из лагеря для защиты своих поместий. Еще раз на практике русское правительство убедилось, что для военных действий необходима коренная реорганизация всей военной системы.
Русские полки нового строя — участники Смоленского похода 1632-1634— государства были распущены по домам, но от комплектования этих войск не отказались.
На военных реформах настаивали наиболее опытные деятели того времени — профессиональные военные и дипломаты. Одним из них был князь Ф.Ф. Волконский. Он начал свою службу в 1618 году. Происходил из древнего рода. За отвагу и личную храбрость молодой, рослый, богатырского вида князь оказался в «чести» у царя Михаила Федоровича, а впоследствии и у нового царя Алексея Михайловича (1645—1676 годы).
В 1648 г. вместе с наиболее образованными боярами Н.И. Одоевским, дьяком Ф.А. Грибоедовым и другими князь Волконский приступил к выработке свода основных законов — Соборного Уложения. Всего два с половиной месяца понадобилось комиссии, чтобы создать не только новый кодекс феодального права, но и своеобразный дисциплинарный устав русского войска. Соборное Уложение сыграло решающую роль в проведении военных реформ.
Наиболее яркой фигурой из плеяды преобразователей России XVII века являлся А.Л. Ордин-Нащокин, сын псковского помещика. При дворе царя Михаила он выполнял важные дипломатические обязанности, был известен и как военачальник.
Образованный и вдумчивый дипломат Ордин-Нащокин считал необходимым перенимать передовой опыт военного строительства западноевропейских стран. Он выступал за повышение самостоятельности воевод, которые, по его мнению, должны были, лично принимать решения и руководить подчиненными, а не ждать «на всякую мелочь» указа из столицы. Но при этом от военачальников требовалась и большая ответственность. В проекты Ордина-Нащокина входило сделать войско более боеспособным, за счет комплектования его даточными, пешими и конными, людьми, организации регулярной боевой подготовки. Следовательно, уже в середине XVII века русской военной мыслью была обоснована идея регулярной армии, комплектуемой наборами из всех сословий.
Значительная часть предложений А.Л. Ордина-Нащекина осталась нереализованной, в большей степени, из-за ограниченных финансово-экономических возможностей государства.
Тем не менее, преобразования вооруженных сил продолжались. Изменения осуществлялись в системе высшего военного управления. Наряду со старыми приказами, такими как Разрядный, Стрелецкий, Пушкарский, началось формирование новых управленческих структур. Воссозданная в 1613 году как приказ Оружейная палата ведала изготовлением легкового огнестрельного и холодного оружия. В ее состав впоследствии вошли временные приказы: Мушкетного дела (1654 год) и Ствольный (1647—1666 годы). С 1613 по 1643 годы функционировал Казачий приказ. В 1614—1623 годах существовал Панский приказ, набиравший иностранцев на русскую службу. С 1624 года эти функции были возложены на Иноземский приказ.
В 1633 году был образован приказ Сбора даточных людей. В его обязанности входило комплектование из крестьян и посадского населения (1 человек от 20—25 дворов) контингента войсковых частей, предназначенных для устройства и ремонта засечных линий. В период военных действий они исправляли дороги и несли обозную службу. В 1654 году дела приказа были переданы в Разрядный и Рейтарский приказы. Из даточных людей начали формировать полки «нового строя».
С 1637 по 1654 год функционировал приказ Сбора ратных людей, который формировал солдатские (пехота) и драгунские (конная и пешая служба) полки «нового строя». Они комплектовались из населения порубежных деревень и городов по 1 человеку от 3—5 дворов для несения воинской службы на засечных линиях. Полки собирались весной, а осенью их распускали. Оружие и коней солдаты и драгуны возвращали государству. Им прекращалась выплата жалованья. Временные наборы показали, что содержание ратных людей обходится дорого казне. Кроме того, на службу приходили люди необученные, а за несколько месяцев они не могли получить необходимые ратные навыки. Учитывая это, правительство предприняло ряд дальнейших шагов. Начиная с 1642 года, в драгуны стали записывать крестьян, оставляя за ними землю и освобождая от повинностей. Эти «поселенные драгуны» не получали жалованья, и вместе с тем обязаны были нести пограничную службу по месту жительства. Такой порядок комплектования драгун снижал финансовые затраты на их содержание, а постоянная охрана собственных родных мест способствовала повышению их боеспособности. Таким же образом, начиная с 1649 года, стали комплектоваться и солдатские полки — «пашенных солдат». С крестьянских и посадских дворов, из трех-четырех имеющихся в семье мужчин, одного-двух в возрасте от 20 до 50 лет записывали в солдаты. Вновь набранные ратники проходили воинское обучение.
Но и этот способ формирования полков «нового строя» не выдержал испытания. До тех пор, пока драгуны и солдаты несли службу по месту жительства, особых проблем не возникало. Однако в период военных действий полкам «нового строя» приходилось уходить из районов проживания. Солдаты и драгуны надолго отрывались от хозяйства. И, как следствие этого, крестьяне и посадское население пограничных городов разорялись и военная служба не только для них, но и для их семей превращалась в непосильное бремя.
Определенные трудности возникли и в Рейтарском (кавалерийском) приказе. Первоначально в рейтары набирали исключительно из дворян и детей боярских. Позднее, начиная со второй половины XVII века, Рейтарский приказ стал формировать полки копейщиков и гусар. Они имели такие же права, что и рейтары. Это была дворянская конница «нового строя». За прилежную службу рейтары получали жалованье. Сохранялись за ними и поместья. За неявку на службу («нетство») у дворян отбирали поместья, переводили в солдатские полки.
Верное в целом направление военного реформирования имело и недостатки. Разнобой в комплектовании, порядке прохождения службы в полках «нового строя» — солдатских, рейтарских, драгунских — вынуждали царя и правительство искать более совершенные формы организации войск. Это приобретало особую остроту в условиях, когда перед Россией стояли сложные задачи вооруженной борьбы с Польшей, Турцией, крымскими татарами. В первую очередь, требовалось изменить порядок комплектования солдатских полков, для чего провели несколько наборов даточных людей. В 1658 году с 25 дворов брали одного пешего ратника. Призывники связывались круговой порукой: в случае их уклонения от службы в полки забирали поручителей. Наборы даточных людей были также проведены в 1659 и 1660 годах. За три сбора войско пополнилось на 51 тысячу солдат, которые обеспечивались оружием, боеприпасами и жалованием за счет государства. Эти наборы предвосхитили рекрутскую систему комплектования.
Сложнее оказалось формировать драгунские полки. Драгуны обязаны были явиться на службу на коне и при своем оружии. Маломощные хозяйства драгун, несмотря на то, что они освобождались от налогов, лишаясь рабочих рук, приходили в упадок.
Рейтар, копейщиков и гусар, набранных из дворян, детей боярских, а также из казаков и даточных людей, оказалось более 20 тыс. человек. Государство выплачивало рейтарам более высокое жалованье, чем солдатам.
Во второй половине XVII века полки «нового строя» в русском войске утвердились окончательно. В отличие от стран Западной Европы (за исключением Швеции), в которых процветало наемничество, в России наметилась система обязательной военной службы всех социальных слоев коренного населения. В военное время все ратники полков «нового строя» получали жалованье, одежду и вооружение. Они оставались на содержании государства и после окончания военных действий, если не распускались по домам.
Полки «нового строя» составляли постоянную вооруженную силу, имели четкое военное устройство. Драгунские полки были обучены действиям в конном и пешем строях, Драгун имел облегченный мушкет или карабин и шпагу. Рейтары сражались только в конном строю. В составе рейтарских полков имелись небольшие подразделения легкой конницы — копейщиков и гусар. Рейтар имел на вооружении карабин, два пистолета, шпагу и латы. Копейщики вооружались копьями и пистолетами. Гусар вооружался копьем меньшего размера, чем у копейщика, двумя пистолетами и латами. Пешее войско составляли солдатские полки, вооруженные мушкетами и бердышами. В качестве защитного вооружения иногда употреблялись латы. Старший офицерский состав вооружался протазанами, а младший — алебардами.
Полкам «нового строя» придавалась артиллерия — от 6 до 20 пушек на каждый полк. В целом в армии насчитывалось до 400, а в крепостях — до 2500 пушек. В 1677 году в России был образован «Пушкарский полк» с 30 офицерами и 1261 пушкарем. В артиллерии происходила замена устаревших орудий (затинных пищалей, тюфяков) более унифицированными по типам и калибрам пушек. Во второй половине XVII века артиллерийский парк русской армии качественно обновился. Пушечные мастера улучшали способы литья пушек и ядер, положили начало производству однотипных по весу и калибру полковых пушек, мортир и гаубиц. Прослеживалось четкое подразделение на осадную и крепостную артиллерию и «полковой наряд» — полевую артиллерию, приданную полкам,
Войска «нового строя» получили единую организацию. Все полки, как конные, так и пешие, имели по 10 рот. В конных ротах числилось по 100 человек, в пеших — по 160 человек. В полках вводились новые чины: полковник, майор, капитан, ротмистр, поручик. Это определяло четкий порядок соподчинения начальствующих лиц.