ロシアという国自体の後進性が如実なものとなったが、このクリミア戦争の敗北は皇帝・貴族等の支配者層にも危機感を与えた。結果アレクサンドル2世による「上からの改革」が実行される事となったが、軍制改革もその一端として当時の陸軍大臣ドミトリー・ミリューチン主導の下、行われる事となる。具体的には軍隊内での体罰禁止、兵役の短縮(16年)、国民皆兵制の施行、兵学校・士官学校等教育機関の設立、現在のロシア連邦軍にも制度上は受け継がれている軍管区の設立等である。但し、国民皆兵制は家族状況による兵役免除もあって実際の召集率は対象者の25-30％程度であり、学校教育を受けた者は兵役期間を軽減される規定により裕福な特権階級層は事実上兵役を免れる事が出来た等完全に徹底されたものではなかった。それでもミリューチンによるこの軍制改革の効果は大きいものがあり、露土戦争ではオスマン帝国に勝利、バルカン半島におけるロシアの影響力拡大を危惧した欧米各国の意向を受けたベルリン会議により、当初結んだサン・ステファノ条約を修正したベルリン条約の締結となり、ベッサラビア南部を得たものの、国内の不満を招き、会議を主催したドイツ帝国との関係は微妙なものとなっていく。またこの時期(19世紀後半)は中央アジアにも積極的に進出している。1881年に中国清王朝との間で締結したイリ条約もこの一環である。さらに満州・朝鮮半島への進出も計ったが、日本との日露戦争では奉天会戦での敗戦等休戦・講和を余儀なくされた。