С воцарением Петра I, с 1689 года он возглавил Разрядный приказ. 10 марта 1697 года Пётр I, отправляясь в составе Великого посольства в заграничное путешествие, вверил ему, вместе с князем Ромодановским, управление страной. В этом же году в ведение Т. Н. Стрешнева перешёл Приказ Большого дворца. Во время городского пожара 1698 года он был в числе тех, кто эвакуировал святыни из Успенского собора Кремля. В 1699 году Т. Н. Стрешнев активно участвовал в розыске и казнях стрельцов-бунтовщиков.