Назначая Д.А. Милютина на должность военного министра, Александр II поставил перед ним задачу разработать план реорганизации всех элементов как собственно сухопутной армии, так и системы управления ею и претворить его в жизнь. При этом целью военной реформы ставилось: превратить русскую армию в массовую с большим обученным резервом, оснащенную современными средствами вооруженной борьбы силу, сделав ее надежной опорой и защитой государства.

15 января 1862 г. Д.А. Милютин представил Александру II свой знаменитый «Всеподданнейший доклад», который императором был одобрен и послужил основой для всех будущих преобразований по военному ведомству, явившись, по сути, общей программой военной реформы 1860-1870 гг.

Коренные преобразования, намеченные программой, затрагивали практически все стороны жизни и деятельности сухопутных вооруженных сил: их численность, организационную структуру, комплектование и порядок прохождения службы, центральное, местное, строевое и полевое управление, вооружение, материальное обеспечение, подготовку офицерского корпуса, обучение и воспитание войск, военно-судную, санитарную части и пр. При этом все мероприятия увязывались между собой, а их всесторонняя проработка и реализация предусматривали многолетнюю, поэтапную и, что немаловажно, постепенную и осмотрительную, по мере роста экономических возможностей деятельность Военного министерства. Деятельность эта, при множестве поставленных для разрешения проблем, потребовала основательного пересмотра общего военного законодательства, в чем приняли участие все департаменты и управления Военного министерства, других ведомств в лице своих представителей. Для детальной разработки преобразований в министерстве был образован специальный орган - «Особое совещание» под председательством военного министра, собиравшееся почти ежедневно. Обсуждение отдельных, наиболее важных вопросов реформирования осуществлялось в создаваемых по мере надобности особых комиссиях, в состав которых включались генералы, офицеры и чиновники, «специально знакомые с делом».

Подготовленные в ходе работы комиссий и «Особого совещания» материалы рассылались на рассмотрение войсковым начальникам, другим компетентным лицам и учреждениям. Окончательная обработка всех новых проектов, штатов, инструкций и т.п. осуществлялась Военно-кодификационной комиссией, преобразованной в 1867 г. в Главный военно-кодификационный комитет.

Отдельные документы, касавшиеся военной реформы, публиковались в военной периодической печати того времени и активно обсуждались на страницах всей российской прессы.

Процесс реорганизации Военного министерства длился с 1862 по 1868 г., причем наиболее значимые его преобразования осуществлялись в полной зависимости от результатов проведения военно-окружной реформы, с учетом как позитивного, так и негативного опыта практического внедрения и применения этой новой системы местного военного управления на территории империи (полное введение в действие этой системы было завешено к началу 1866 г.).

1 января 1869 г. было издано высочайше утвержденное Положение о Военном министерстве, определившее его новую структуру, а также права и обязанности, как в целом министерства, так и его организационно-штатных подразделений. В соответствии с ним Военное министерство стало состоять не из департаментов, а из семи главных управлений и ряда других военно-управленческих структур, как то Императорская Главная квартира, Военный совет, Главный военный суд, канцелярия и т.д.

На этот штаб в соответствии с Положением о Военном министерстве (1869 г.) было возложено решение всех вопросов, связанных с руководством военно-сухопутными силами империи в мирное время, подготовкой их к войне.Изменения были внесены и в строевое, а также в полевое управление. В мирное время упразднено деление сухопутных войск на армии и корпуса, и высшей организационно-тактической единицей в пехоте и кавалерии стала дивизия, в артиллерии и инженерных войсках - бригада, произведен существенный пересмотр их штатов, введены новые.

В 1868 г. было издано новое Положение о полевом управлении войск в военное время, устранившее многие недостатки, содержавшиеся в прежнем Уставе для управления армиями… 1846 г. Им, в частности, предусматривалось с началом военных действий создавать из войск, предназначенных для развертывания на театре войны, одну или несколько армий во главе с главнокомандующими. Новое Положение уточняло функции главкома, освобождало его от второстепенных административных обязанностей, предоставляло главнокомандующему право вести военные действия по своему усмотрению, сообразуясь лишь с утвержденным общим планом, упрощало структуру полевого управления армии, расширяло его функции и т.д.

В 1867 г. была проведена реформа в военно-правовой сфере, нашедшая отражение во вновь введенных Дисциплинарном уставе, Уставе внутренней службы. Уставы провозглашали охрану чести и достоинства солдата. Основы военно-судебного дела излагались в Военно-судебном уставе и «воинском уставе о наказаниях», вводивших буржуазные принципы военного судоустройства и судопроизводства. Отменялись телесные наказания.

С середины 1860-х гг. осуществлялось реформирование военно-учебных заведений России в целях не только улучшения качества подготовки офицерских кадров, но и увеличения их количества. В ходе преобразований кадетские корпуса преобразовывались в военные гимназии, расширялась сеть военных училищ с двух- или трехгодичным сроком обучения. Для подготовки офицеров из лиц, не имевших среднего образования, с 1864 г. стали создаваться юнкерские училища. В военных академиях большое внимание начали уделять практической подготовке военных специалистов.

Реформировалась боевая подготовка войск, в которой также особое внимание уделялось практической стороне, т.е. тому, что необходимо на войне, особенно стрельбе. Введена физическая подготовка. Разработан ряд новых уставов и наставлений, учебных пособий, учитывавших опыт прошедшей войны, изменения, произошедшие как в тактике, так и в средствах вооруженной борьбы. В ходе реформ было осуществлено перевооружение войск: с 1867 г. артиллерийский парк заменялся новыми нарезными, заряжающимися с казны орудиями, в 1868 и 1870 гг. приняты на вооружение более совершенные винтовки Бердана № 1 и № 2 для пехоты, кавалерии и казачьих войск.

В целях централизации руководства флотом в июне 1867 г. введено Положение об управлении Морским ведомством, создан корабельностроительный технический комитет. Реформировалась система подготовки кадров для флота, его комплектования и боевого обучения. В 1876 г. была принята принципиально новая кораблестроительная программа, предусматривавшая создание броненосного парового флота. На вооружение принимались новые образцы артиллерийского, минного и торпедного оружия.

Существенной реорганизации в 1870-1871 гг. подверглись санитарно-госпитальные части, получившие четкую структуру: постоянные военные госпитали и санитарные части, военно-врачебные заведения военного времени. Преобразовались и хозяйственные службы, находившиеся в частях, другие органы снабжения. Улучшались питание и обмундирование солдат, в целом их быт и условия службы, в т.ч. и положение офицерского состава.

И наконец, актом, завершающим в основном, как считается, милютинские реформы, является принятие 1 января 1870 г. Устава о всесословной воинской повинности, отменившего рекрутские наборы. В нем говорилось, что защита престола и Отечества есть священная обязанность каждого русского подданного, и что все мужское население, достигшее 21 года, без различия сословий, подлежит воинской повинности. Часть призывников зачислялись на действительную службу с переводом затем в запас армии и в ополчение, другая - сразу в ополчение. Это решалось жеребьевкой. Лица, по жребию не попавшие в постоянные войска, зачислялись в ополчение (до 40-летнего возраста) и призывались лишь в военное время.

Для сухопутных войск устанавливался 6-летний срок пребывания на действительной службе и до 9 лет в запасе, на флоте - соответственно 7 лет и 3 года. Отслужившие эти сроки зачислялись в ополчение. Это давало возможность обеспечить планомерное пополнение вооруженных сил в мирное и военное время, позволяло развернуть массовую армию в случае войны.

Таким образом, военная реформа 1860-1870 гг. в той или иной мере затронула все стороны военной системы России, обновив во многом весь армейский организм. В результате ее проведения русская армия превратилась в отвечавшую требованиям своего времени армию буржуазного типа, по боеспособности, мало в чем уступавшую армиям других европейских держав.