В XVI в. присоединение Среднего и Нижнего Поволжья, Приуралья, Северного Кавказа и Западной Сибири ликвидировало угрозу с востока, дало новые территории для заселения и открыло торговые пути в Иран и Китай. Набеги крымских татар Россия ослабила засечной чертой, построенной в 1521–1566 гг., и системой «станиц» — постов, расположенных на путях набегов и предупреждавших о приближении татар. Созданное Иваном IV стрелецкое войско усилило военные возможности России, позволило вести ей длительную Ливонскую войну на западе и отражать набеги крымцев на юге.
Во второй половине XVI в. в России стал складываться бюрократический государственный аппарат: центральные органы — «приказы» во главе с боярами и выборное местное управление, находившееся в руках дворянства, купеческой верхушки городов и свободного крестьянства. Высшим органом управления была Боярская Дума, в которую, кроме бояр, входили руководители делопроизводства важнейших приказов — думные дьяки. Для решения главных вопросов внутренней и внешней политики созывались Земские соборы из представителей местного дворянства, купечества и свободных (не крепостных) крестьян. Бывшие княжества стали основой административно-территориальных единиц — «уездов», центром которых являлись уездные города (в некоторых уездах — села) во главе с воеводами. Уезды были очень разными по территории и чересполосно расположенными. Был составлен новый Судебник (1550 г.).
В 1565 г. Иван IV, стремясь укрепить свою власть, ввел «опричнину» — разделил страну на «земщину» и территории, управлявшиеся отдельно («опричь»). Территория опричнины складывалась постепенно: в 1565, 1566–1568 и 1569–1571 гг. Это были наиболее богатые и стратегически важные земли. Отряды опричников осуществляли террор, направленный не только против бояр — крупных землевладельцев, имевших свои войска и укрепленные города, но и против всех, кого Иван IV считал своим противником, а заодно грабили и убивали в целях личного обогащения. Своей цели Иван IV достиг ценой разорения страны (в огромном Московском уезде запустело 84% пашни, в районе Новгорода и Пскова, где были и военные действия, — еще больше).
В1571 г. опричное войско не смогло помешать набегу крымских татар — они прорвались к Москве и сожгли ее. В 1572 г. крымцы, повторившие набег, были разгромлены у села Молоди земским воеводой М.И. Воротынским. Опричнина была отменена.
Еще в начале своего царствования Ивана IV сделал попытку отнять земли у Церкви (в руках духовенства сосредоточилось около трети всего землевладения в стране). Выступивший против опричнины митрополит Филипп был убит по приказу Ивана IV. Но царская власть еще нуждалась в поддержке Церкви. В 1589 г. при Федоре Ивановиче было учреждено патриаршество и провозглашена независимость Русской Православной Церкви от константинопольского патриарха.
Социальные противоречия приводили к городским восстаниям (особенно сильными были восстания в Москве в 1547 г., в Великом Устюге в 1549 г. и Пскове в 1550 г.) и крестьянским побегам. Крепостной гнет вынуждал свободолюбивых крестьян бежать на окраины государства и селиться по рекам Дону и Яику (из Речи Посполитой бежали в «Запорожье»: на Днепр за пороги). Таких крестьян стали называть «казаками». Их не следует путать с недворянской конницей — «служилыми казаками». Терские и сибирские казаки были служилыми.
В 1591 г. в Угличе при невыясненных обстоятельствах погиб младший сын Ивана IV Дмитрий. Это сделало возможным после смерти Федора в 1598 г. избрание Земским собором царем Бориса Годунова. В 1592–1593 гг., после завершения описания земельных владений в стране, был издан указ, окончательно запрещающий переход крестьян от одного владельца к другому; в 1597 г. были изданы указы о сыске и возвращении владельцам беглых крестьян. Эти указы 1592–1597 гг. и создали одну из предпосылок Смутного времени начала XVII в.