Коренные преобразования в инженерном деле произошли в связи нарастанием тенденций централизации и созданием единого Русского государства. С того времени все военное строительство и изготовление военной техники поступили в ведение Пушкарского приказа, основаного в царствование Ивана IV. Круг действия приказа по инженерной части состоял в объединении указов о постройке новых и исправлении старых оборонительных сооружений; составление инструкций воеводам, руководившим военным строительством; составлении инструкций воеводам, руководившим осадой или обороной крепостей; определении смет для сооружения укреплений; в проверке отчетов.
Следствием создания Пушкарского приказа постройка оборонительных сооружений сделалась менее произвольной, появились установленные стандарты: инструкции и чертежи, составленные в приказе. Начали распространяться и, так называемые, городские «строельные» книги, заключавшие в себе подробное описание оборонительных оград. При Пушкарском приказе числились: а) инженеры, или иноземные строители, которые выступали чаще всего экспертами или консультантами: они рассматривали проекты, присылавшиеся с места сооружения или сами их составляли. Кроме того, они выезжали на строительство с инспекционной комиссией; б) городовые мастера – большей частью русские строители, находящиеся постоянно в крупных городах. Они рассматривали сметы, которые присылались строителями в Пушкарский приказ, а также непосредственно руководили строительными работами; в) мастера и подмастерья были низшими разрядами строителей, помощниками городовых мастеров и осуществляли непосредственный надзор за производством работ; г) для осуществления чертежных работ была создана особая категория «чертежников».
Несмотря на значение, которое придавалось инженерному делу, Пушкарский приказ был единственной организацией, регулировавшей отправление инженерных функций. Идея специального образования для отечественных инженеров еще не являлась в ту пору распространенной и не рассматривалась всерьез. Хотя Иван Грозный сделал определенный шаг вперед в развитии инженерного дела, все же он, как и его предшественники, основным способом удовлетворения потребности в специалистах избрал их вывоз (приглашение) из европейских стран, главным образом из Германии, Голландии и Англии.
При Василии Шуйском (1552–1612) было положено начало некоторому теоретическому образованию русских инженеров: в 1607 г. был переведен на русский язык «Устав дел ратных», в котором, кроме правил образования и разделения войска, действий пехоты, рассматривались и правила сооружения крепостей, их осады и обороны. Своеобразную роль учителей инженерного дела в русской армии взяли на себя шведские офицеры. Инженерные работы производились, как правило, наемными людьми, набираемыми из дворян, боярских детей и дьяков. Все они получали денежное и натуральное жалование.
