Император приступил к переустройству системы государственного управления. Огромную роль в его правление стала играть Собственная его императорского величества канцелярия. Она была создана Александром I для рассмотрения прошений на высочайшее имя. Николай I значительно расширил ее функции, придав ей значение высшего органа управления государством. В 1826 г. Канцелярия была разделена на 5 отделений. Особое значение приобрело III отделение - тайная полиция под руководством графа А.Х. Бенкендорфа.
В ведении III отделения находились:
сыск и следствие по политическим делам;
контроль за литературой и театром, периодикой;
борьба со старообрядчеством и сектантством.
В самом начале своего правления Николай I заявил, что в основу государственного управления он хочет положить закон. Для этого он решил привести российское законодательство в порядок, что не делалось со времен Алексея Михайловича. Кодификация (упорядочение) законодательства проводилось II Отделением канцелярии под руководством М.М. Сперанского. М.М. Сперанский к этому времени отошел от либеральных убеждений и стал убежденным сторонником монархии.
М.М. Сперанский проделал титанический труд и в 1830 г. представил представил государю 45 томов "Полного Собрания Законов Российской Империи", в котором заключалось более 30 тыс. законов, изданных в хронологическом порядке начиная с 1649 до воцарения Николая I. Через 3 года появился "Свод Законов Российской Империи" в 15-ти томах, в котором в систематическом порядке были изложены действующие законы. "Свод" был разослан во все правительственные учреждения и поступил в продажу. Предполагалось, что теперь любой человек в своей деятельности мог ими руководствоваться.
При Николае I в России появились железные дороги.
В 1837 г. была открыта первая железная дорога между Петербургом и Царским Селом (совр. г. Пушкин) - Царскосельская. На Царскосельской дороге работали шесть паровозов, закупленных за рубежом. С 1838 г. движение по Царскосельской дороге стало с паровой тягой.
В 1851 г. Николаевская железная дорога связала Петербург и Москву.