А для преподавания специального военного образования для кавалеристов, инженеров и артиллеристов были созданы юнкерские училища. Старшие офицеры проходили переподготовку и обучение в высших учебных заведениях — Академии Генерального штаба, Артиллерийской, Инженерной, Военно-медицинской и Военно-юридической академиях. Одновременно с этим началось и масштабное перевооружение всей русской армии новейшими видами стрелкового оружия и артиллерии. В частности, в 1864–1868 гг. на смену гладкоствольной винтовке образца 1810 г. приходит нарезная винтовка американского конструктора X. Бердана образца 1862 г., которая считалась лучшим стрелковым оружием в мире.
В августе 1864 г. было издано «Положение о военных округах», в соответствии с которым была кардинально перестроена вся система управления войсками на местах. Вся территория Российской империи была поделена на 15 военных округов во главе с командующими округами, которым непосредственно подчинялись вся военно-окружная администрация (штаб, военный совет, управление округа) и вся местная военная структура.
• Во-первых, в 1866 г. на базе Главного управления Генерального штаба и департамента военной инспекции был создан Главный штаб, начальник которого, назначаемый лично императором, становился первым заместителем военного министра, в ведение которого передавались все вопросы оперативного управления войсками, их комплектование, дислокация и т. д.
• Во-вторых, в 1869 г. было издано «Положение о Военном министерстве», в соответствии с которым в состав министерства вошли Императорская главная квартира, Императорская военно-походная канцелярия, Военный совет, Главный штаб, канцелярия военного министра и т. д.
• В-третьих, существенно расширились и полномочия военного министра, в частности в его подчинение отныне перешли все отрасли военного управления, которые прежде имели привилегированное значение и подчинялись непосредственно императору: гвардия, артиллерия и инженерные войска.
На рубеже 1860―1870-х гг. при активном участии самого генерал-адъютанта Д.А. Милютина и видных военных теоретиков — генералов М.И. Драгомирова, Н.Н. Обручева и Г.А. Леера были внесены качественные изменения в военную теорию и созданы принципиально новые уставы, в частности «Дисциплинарный устав» (1869) и «Устав внутренней службы» (1871).
Все эти преобразования значительно повысили боеготовность русской армии. Однако коренная реорганизация всего военного дела могла быть осуществлена только при условии полной замены старой рекрутской системы комплектования армии всеобщей воинской повинностью. Поэтому в 1870 г. генерал Д.А. Милютин представил Александру II доклад о введении всесословной воинской повинности, который получил сразу высочайшее одобрение.