Хотя астрономические подзорные трубы были распространены на Руси с начала XVII в., первая русская обсерватория была создана лишь в 1692 г. в Холмогорах. Эта обсерватория была создана архиепископом Афанасием Холмогорским для систематических наблюдений звездного неба, которые находились в какой-то связи с составлением первой географической карты Белого моря.

В XVII в. среди архангелогородских мореходов была в ходу рукопись "Указ как мерити и ведати про северную звезду", представлявшая собой инструкцию к определению широты места по измерениям высоты Полярной звезды. В этом сочинении было указано, какую поправку надо вводить в измерения в зависимости от положения Большой Медведицы и Малой Медведицы для того, чтобы по высоте Полярной получать широту. Вероятно, это был пересказ какой-нибудь рукописи XVI в. Интересно то, что помимо компаса ("матки") архангелогородские мореходы пользовались каким-то угломерным инструментом, которым определяли высоту Полярной звезды. Они первые обратили внимание на то, что полярные сияния влияют на поведение стрелки компаса ("на пазорях эта матка дурит", т. е. стрелка компаса дрожит).

Выдающийся государственный деятель петровской эпохи Яков Вилимович Брюс серьезно занимался математикой, астрономией, оптикой, артиллерийским делом, имел большой набор подзорных труб, телескопов и разнообразных линз. Еще в 1697 г. Пётр командировал Брюса в Англию для усовершенствования в астрономии и оптике, а впоследствии сам учился у Брюса производству астрономических наблюдений (сохранилась обширная переписка Петра I с Брюсом на астрономические темы, которая не прерывалась даже во время роенных походов Петра). В 1702 г. Брюс для нужд учрежденной в 1701 г. школы "математических и навигацких хитросно искусств учения" оборудовал астрономическую обсерваторию на Сухаревой башне в Москве. Помимо телескопов, в ней были угломерные инструменты, секстанты и квадранты для определения высот светил, ноктурналы для определения времени по наблюдениям звезд. Его наблюдения на этой обсерватории служили основой для составления руководств по мореходной астрономии. Наблюдения Брюса были отмечены Лаландом как первые научные астрономические работы в России, ставшие известными ученым Европы.

На обсерватории проходили практику морские штурманы. В 1715 г. "навигацкая школа" была переведена в Петербург и преобразована в Морскую Академию; некоторые из ее воспитанников должны были специально изучать астрономию. Одним из помощников Я. Брюса по подготовке специалистов по мореходной навигации и по геодезии был Л.Ф. Магницкий.

В 1716 г. Брюс организовал обсерваторию в Петербурге, а в 1726 г., уйдя после смерти Петра в отставку, он целиком посвятил свое время занятиям оптикой и астрономией, создал под Москвой обсерваторию, сам шлифовал металлические зеркала, конструировал и изготовлял различные оптические приборы (после его смерти более двухсот оптических инструментов, в том числе много зрительных труб и телескопов, было передано в Академию наук).

В 1711—1725 гг. другой сподвижник Петра А.Д. Меньшиков построил обсерваторию ("подзорную башню") в Ораниенбауме (c 1948 г. Ломоносов) под Петербургом.

Большие заслуги в картографическом изучении России принадлежат одному из старших современников Ломоносова географу И.К. Кирилову (1689—1737). Он первый начал геодезическую съемку в России, составил и издал (в 1734 г.) первый атлас Российский и первое экономико-географическое описание России под названием "Цветущее состояние Всероссийского Государства" и организовал ряд географических экспедиций.

Огромную роль в развитии астрономии сыграло создание Академии наук. Хорошо знакомый со многими точными и прикладными науками, и в том числе с астрономией, Пётр I ясно сознавал значение развития наук для будущего России.

В 1714 г. Пётр I создает в Петербурге Кунсткамеру — своеобразный музей, в который со всех сторон земли русской привозили разные "раритеты" и "специмены", а из других стран - образцы самых различных приборов, машин и инструментов, в том числе и астрономических. Незадолго до своей смерти Пётр приступил к организации Академии Наук.