彼得一世觉得自己浑身软弱无力。他性情变得孤僻起来，而且动不动就发火，以往那炯炯有神的双眼现在已黯然无光，从前的飒爽英姿也见不到了。彼得常常一连几个小时枯坐在那里，也许他在考虑，以自己“生命”换来的基业究竟托付给谁好？
早在1722年，彼得就颁布了王法继承诏。这项法令废除了一项长子为天然王位继承人的惯例。宣布要根据“在位君主”的旨意，指定王位继承人，同时，彼得还补充：在指定王位继承人后，君主如发现王储有负众望，可收回成命。沙皇责令所有高级官吏宣誓无条件执行这一法令。
彼得可以亲自给自己指定继承人。但选择的余地很小。对自己的孙子——太子阿列克谢九岁的儿子，沙皇怀有矛盾的感情：有时彼得对他很疼爱，发现他具有超群的禀赋；有时又担心孙子不是跟爷爷的样，而是步乃父的后尘。
对两个女儿——安娜和伊丽莎自，彼得总是一视同仁，把她们当成掌上明珠。但在他的眼里，她们充其量不过是女孩儿家，而不是哪种必须具有丰富经验和坚强意志的基业继承人。再说长女安娜已成为霍斯丁公爵的未婚妻，而小女儿伊丽莎白还不满十五岁。
很可能的是，沙皇已选中了叶卡捷琳娜，因为只有这样才能解释彼得为什么宣布夫人为皇后并为她筹备豪华的加冕礼。彼得未必发现了自己的“知心朋友”（他这样称呼她）具有治国的才略，但她，正象彼得所认为的那样，有一大长处，能把彼得的左右也当成她本人的亲信，她很可能依靠这批人，驾驶国家这只航船，沿着既定航线前进。
叶卡捷琳娜·阿列克谢耶芙娜，作为皇后，享有女皇的尊号，但彼得希望封赠她这个尊号，这和婚姻关系无关。为了使她有权取得这个封号，并提出有力的根据，彼得在其1723年颁布的专门上谕中，不借使用各种溢美之词，说明她是皇上本人坚定不移的助手，随他转战各地，历尽艰辛。上谕中唯一能举出的一个具体事例是说叶卡捷琳娜曾参加普鲁特远征，至于她的其他功绩则都被当助手这类话语焉不详的大帽子盖住了。
1724年 2月，彼得偕同叶卡捷琳娜接受一个疗程的矿泉水治疗； 3月，所有宫廷人员、枢密官、将军们、各院的院长、外国使节们，冒着最后一场大雪，首途莫斯科参加加冕典礼。典礼极尽豪华与隆重之能事。检阅用的轿式马车，乐队，临时从仓库中取出的久置未用的餐具，焰火，为女皇特制的价值一百五十万卢布的王冠，光彩夺目的礼服，令人叹为观止。女皇的礼袍重达一百五十普特，由四名大臣擎着；她的长后襟，则由五名最高宫廷女官牵着。
彼得也参加了这一历时很久的令人精疲力竭的典礼。这一次，他打破惯例，穿上了华丽的服装：银线缝制的浅蓝色长袍，红色丝袜和饰有白羽毛的帽子。他亲自向女皇献上王冠，翌日，又以将军的身份出现在祝贺之中。女皇受命采取独立的政务活动，将伯爵爵位授予彼得·安德列耶维奇·托尔斯泰。
庆祝活动损害了彼得的健康， 6月初他动身去梅勒的乌果德工厂，在那里发现一种矿泉水。沿途看到，疲惫不堪、饥肠辘辘的人群，为寻找食物而漫无目标地向前移动着。百姓饱尝了上年歉收之苦，看来今年的收成也不见得就会好。
1724年 6月 7日，彼得告知叶卡捷琳娜：“感谢上苍，此间矿泉水有奇效，其利尿作用较之奥洛涅茨矿泉水毫无逊色；唯食欲较前差耳。”在工厂，彼得决定试试自己会不会打铁。他打出了几普特重的铁活儿，上面加盖烙印。当他打听明白这类活儿该付多少工资之后，马上就向厂主要工钱去了。用这笔钱他给自己买了一双鞋子。为这样一双鞋子他十分得意，强调说，用自己挣的钱买到了一件有用的东西。一周后，他结束治疗，返回彼得堡。
这一次发病，本应使彼得改变往常的作息时间表，减少工作，节省一些精力。但他毫不吝惜自己的身体， 8月末参加了一艘三桅巡洋舰的下水典礼，然后不顾医生的劝告，作了一次长途旅行。他先到施利色堡，参加一年一度的庆祝占领这个要塞的传统活动，然后又去视察奥洛涅茨冶金工厂，在那里他打了三普特重的铁活儿，又经诺夫哥罗德前往古老的制盐业中心旧鲁萨城。他还去看了看1718年开凿的拉多加运河。
拉多加湖汹涌的湖水，吞没过许多船只，这些船只运送必需品给新首都居民，又把粮食、大麻、亚麻、铁和皮革运往国外。开凿这条环形运河的目的，是保证水路的安全。参加运河工程的，有从全国驱赶来的农民和市民共两万人。然而工程进展缓慢，五年间只挖通了十二俄里。彼得很满意这次的视察结果。一年之内，运河长度增加了五俄里，同时工程造价也有所降低。
11月初，沙皇回到彼得堡就病倒了。这时发生了一件事，致使病情愈加恶化。
11月 9日，逮捕了一名纨裤子弟蒙斯，他是沙皇以前的宠姬安娜·蒙斯的弟弟。威廉·蒙斯是叶卡捷琳娜的宫中高级侍从，同时兼管她的领地事务。伯赫霍尔茨在日记中写道：“这次逮捕……出乎意料，令人震惊、因为前一天晚上，他还在宫里用过晚餐，并有幸同皇上进行长谈，一点可疑的失宠的迹象也没有。”
在蒙斯被捕前的几个月里，彼得与叶卡捷琳娜之间一直保持着互相尊重的关系。从6至10月发出的信件看出，沙皇一如既往，对皇后的柔情蜜意并未稍减。
6至10月，叶卡捷琳娜给彼得的信，只保存下来 6月30日的一封。她对彼得也是用的甜言蜜语：“吾之知心朋友，海军上将大人阁下，愿君长寿！”她还对彼得说，她如何庆祝他的命名日（ 6月30日）的，并在信尾表示愿很快欢天喜地见到皇上。
不到一周，刽子手就砍下了蒙斯的头。审讯如此匆忙，判决又这样严厉，是因为他的罪行是，滥用女皇的信任，收受贿赂，代人向女皇求情以求恩赐。他的罪名有贪污了在当时来说不足挂齿的少量公款。这就是有关蒙斯罪行的正式说法。但传闻却说，蒙斯的被处死与滥用职权一事不沾边，而是因为他同女皇有暧昧关系。彼得自己可以有外遇，但认为叶卡捷琳娜决不能对他不贞。女皇的年龄比他小了十二岁。
据当时的人说，叶卡捷琳娜的名声是清白的，因为在侦讯文件中没有点名。对将她的宠臣处死一事，她纹丝不动声色。她曾想要为蒙斯说情，但彼得竟在盛怒之下，当着她的面打碎了一面珍贵的镜子。“这是我宫中最好的装饰品，只要我愿意，就可以砸了它！”叶卡捷琳娜明白，彼得的气话，意有所指，但仍然装作没事儿似的问道：“这样你的王宫就能太平无事了吗？”最后彼得还是使皇后受到一次严峻考验——带她去看了一下蒙斯的首级。
夫妻反目了。可能，这是因为彼得没有行使他自己制定的指定王位继承人的权利，也没有把叶卡捷琳娜的加冕礼活动顺理成章地进行到底。
身染沉疴的彼得在死前三个月大部时间在病榻上度过。病情稍一好转，他就起身到户外走走。10月末，他参加了瓦西里耶夫岛上的一次救火活动。11月 5日，他出席了一位德国面包师的婚礼，逗留几个小时，观看了各种舞蹈和外国的结婚礼数。也是在11月，沙皇参加了女儿安娜和霍斯丁公爵的订婚礼。订婚礼的庆典持续两周，有时彼得也来参加。12月，他还参加了两个庆祝活动18日庆祝小女儿伊丽莎白生日，两天以后，他参加了新“公爵教皇”的选举，以代替已故的布图尔林。
沙皇忍着剧痛，强打精神，起草并修改诏令和指示。鉴于蒙斯事件，11月13日他发布诏令，禁止向宫廷仆人提出任何请求并向他们行贿。诏令威胁要对那些接受状子的仆人处以死刑。在逝世前三周，彼得急忙忙起草给堪察加考察队队长维图斯·白令的指示。曾经亲眼看到沙皇起草这一指示的纳尔托夫说，沙皇似乎意识到自己将不久于人世。这以后，他召见海军上将阿普拉克辛，对他说：“由于健康不佳，使我只能蛰居室内。近几天，我想起了很久以来的一桩心事，由于有别的事一直还没有顾得上，这就是寻找一条经冰海去中国和印度的道路。”堪察加考察队在彼得死后才成行。
1月中旬，沙皇的尿毒症急剧恶化。1725年 1月28日彼得在极度痛苦中逝世。由于疼痛，一开始他一连几天不断地喊叫，很远都能听得见，后来力气没了，只能轻声哼唧。驾崩当天就宣布即女皇位的叶卡捷琳娜，命令把故王的遗体停放四十天，每天在灵前号哭两次，以示哀悼。“宫廷侍从都感到惊奇，”一位同时代人写道：“女皇哪里来的这么多的眼泪。”
有两幅彼得像，是在那些悲伤的日子留下来的。有一个众所周知的“蜡人”像。雕塑家拉斯特列利从死者脸上拓下石膏面模，准确地量过了遗体各个部位的长短粗细。然后，雕塑家制作了一尊巨大的坐在宝座上的彼得塑像。另一个是伊万·尼基京画的彼得像。画家画过许多同时代人的肖像，包括沙皇像在内。彼得的最后一幅画像，是尼基京在沙皇弥留之际画的：彼得用微黄的帷幔和用银鼠皮镶边的蓝色长袍齐胸盖着。鼻根部和嘴角附近的皱纹，微举的双眉，赋予面部以正在沉思的表情。
3月 8日，在彼得保罗大教堂举行彼得的葬礼。下葬时，费奥凡·普罗科波维奇发表了一篇至今为人传诵的悼词，当中既表达了失去先王之恸，又为前沙皇所立下的丰功伟绩而歌功颂德。因而予人以深刻印象：
“悠悠昊天，哀我黎民。
何所见斯？失此明主。
何所为斯？葬王于土。
先王见背，民莫不谷，
王国庶定，矢其文德。
先王之民，有拳有勇；
先王之邦，令闻不已。
威杨海外，敌人丧胆。
嗟我沙皇，尽瘁安国，
励精图治，既明且哲。”
