После смерти сына Петр стал сильно болеть. В октябре 1724 года он отправился осматривать Ладожский канал, затем проехал в Старую Руссу.

По возвращении в Петербург он стал свидетелем крушения ботика с солдатами. Император спрыгнул в ледяную воду и помогал спасать людей.

Он сильно простудился, и это вызвало серьезное обострение всех его хронических заболеваний. Петр долгое время не слушал советы врачей и продолжал заниматься делами, в то время как его состояние все ухудшалось: во время приступов он кричал от жестокой боли.

Болезнь прогрессировала, и Петр слег. Он умер, так и не назначив преемника. Похоронен Петр I в соборе Петропавловской крепости в Санкт-Петербурге.