В 1716 г. Миних перешел на службу к польскому королю Августу II, который произвел его в генерал-майоры и назначил инспектором польских войск. Через русского посланника в Польше, князя Долгорукова, послал Петру I свои сочинения по фортификации, и царь пригласил его в Россию. Прибыв в феврале 1721 г. на русскую службу, обещанного чина генерал-поручи-ка Миних добился только спустя год. Петр I поручил ему строительство Ладожского канала, за которое он взялся с энтузиазмом и усердием. «Я надеюсь некогда ехать вместе с ним водою из Петербурга в Москву и выйти на берег в Головинском саду», — говорил Петр. В конце жизни императора и после его кончины Миних возглавлял строительство шлюзов на реке Тоене, Обводном и Ладожском каналах.
По договору Миних обязывался служить в России 5–6 лет, но при Екатерине I продлил контракт еще на 10 лет. Императрица пожаловала ему чин генерал-аншефа и наградила орденом св. Александра Невского. Петр II, возведя Миниха в графское достоинство Российской империи и пожаловав ему имения в Лифляндии, назначил генерал-губернатором Санкт-Петербурга, Ингерманландии, Карелии и Финляндии, поручив ему одновременно надзор за всеми фортификационными работами в России.
С восшествием на престол Анны Иоанновны в 1730 г. Миниха ждала головокружительная карьера. Он был назначен генерал-фельдцейхмейстером и президентом Военной коллегии, а в следующем году был награжден орденом св. Андрея Первозванного и стал членом Кабинета, заменившего Верховный тайный совет, в котором возглавил особую комиссию по упорядочению состояния войск. Па этом посту принял меры к перевооружению и обмундированию армии, сформировал два новых гвардейских полка — Измайловский и Конной гвардии, три кирасирских полка тяжелой кавалерии, отделил инженерную часть от артиллерии. В 1731 г. учредил Сухопутный шляхетский кадетский корпус для подготовки детей дворян к военной службе. При Минихе всеобщая и пожизненная служба дворян была ограничена 25 годами, одному из представителей рода разрешено было вовсе отказаться от службы и заниматься своими имениями. Им был утвержден новый устав для гвардии, полевых, гарнизонных полков, полков украинской ландмилиции. Миних впервые уравнял жалованье русских офицеров с иностранными наемниками, находившимися на службе России и имевшими до этого значительные преимущества.
Однако военные реформы Миниха имели и свои отрицательные стороны. Был пересмотрен штат полевой действующей армии, что отрицательно сказалось на боеспособности войск; ликвидировано четыре армейских полка, все гренадерские полки и роты. Увеличение вдвое полевой и полковой артиллерии привело к снижению подвижности и маневренности армии. Большие средства выделялись на строительство крепостей и укрепленных линий; это увеличивало военные расходы, но было малоэффективно.
