由于彼得一世过度操劳，他的身体变得越来越虚弱，经常疾病缠身。公元1724年，彼得一世在一次航海时，随行的一名士兵意外掉落水中，他居然完全不顾自己的危险，跳入水中把这名士兵救回来，但是却为此感染了严重的风寒，随即卧病在床。
到了公元1725年的年初，彼得一世因为此前的风寒而导致病重，最终救治无效驾崩，终年53岁，俄罗斯千古一帝就此谢幕。
关于彼得一世的家庭情况，他一生结婚两次。在兵变夺取实权的同一年，彼得一世迎娶了贵族女子罗普京娜为妻子，并立为皇后，两人生了三个儿子，唯一长大成人的是长子，后来的皇帝彼得二世。公元1707年，彼得一世迎娶了平民女子叶卡捷琳娜为妻子，并立为皇后，还成为继承他皇位的皇帝叶卡捷琳娜一世，两人生了5个儿子6个女儿，其中大部分早夭，长大成人的三女是后来的皇帝伊丽莎白一世。
