Военные реформы, являясь составной частью Великих реформ 60-70-х годов XIX в., были продиктованы рядом важных причин, прежде всего поражением России в Крымской войне 1853-1856 гг., которое обнажило глубокую отсталость всей ее военной системы, необходимостью существенно сократить обременительные военные расходы, а также развитием новой военной техники.
Реформы были осуществлены под руководством военного министра, профессора военной академии, генерала Д.А.Милютина – старшего брата Н.А.Милютина (одного из главных деятелей крестьянской реформы 1861 года). К ее разработке и осуществлению были привлечены ведущие специалисты в области военного дела: А.А.Баранцов, Ф.Л.Гейден, Н.В.Исаков, Н.Н.Обручев, Э.И.Тотлебен, которые стали ближайшими сподвижниками Милютина. Активное участие в подготовке и проведении реформы принял Александр II.
Военные преобразования были начаты в 1862 г. после доклада Д.А.Милютина императору, в котором он изложил программу реформ, и в основном завершены в 1874 г. Прежде всего необходимо было, с одной стороны, сократить численность армии в мирное время, а с другой, сделать так, чтобы ее можно было вновь значительно увеличить в военное время. Эта довольно сложная задача была решена следующим образом: резко уменьшили небоевые части армии (нестроевые, местные и вспомогательные войска), упразднили Отдельный корпус внутренней стражи (войска, предназначавшиеся для охраны государственного порядка, несения караульной и т.п. служб, всего около 145 тыс. чел.), сократили срок действительной службы до 7 лет, создали обученный запас, который в случае военной необходимости можно было быстро поставить под ружье. В результате этих мер удалось к январю 1867 г. уменьшить численность войск до 742 тыс. чел. По сравнению с 1864 г., когда количество регулярных войск достигло 1 млн. 132 тыс. человек, сокращение составило 34,4%. Зато запас обученных кадров достиг 553 тыс. чел. На 33% было сокращено и общее количество казачьих войск, хотя здесь военные преобразования шли трудно из-за сопротивления консервативных казачьих командиров.
Одновременно и сама армия к 1871 г. подверглась коренной реорганизации. Войска отныне стали делиться на полевые, или действующие, и местные (линейные, резервные, вспомогательные и др.). Были упразднены армии и корпуса. В пехоте и кавалерии высшими тактическими единицами стали дивизии, в артиллерии и инженерных войсках – бригады. Тогда же осуществилась перестройка центрального военного аппарата – Министерства. Его штат уменьшился на 327 офицеров, резко сократилась бюрократическая переписка, преобразована военно-судебная служба, министерству теперь подчинялись все отрасли военного управления. В 1865 г. был учрежден Главный штаб – центральный орган управления войсками.
В 1862-1864 гг. реализовалась реформа местного военного управления - созданы военные округа. Главный начальник округа становился командующим войсками, расположенными в округе. Вся Россия делилась на 15 военных округов, которые являлись средоточением всех сторон местного военного управления (Варшавский, Виленский, Киевский, Одесский, Петербургский, Московский, Финляндский, Рижский, Харьковский, Казанский, Кавказский, Туркестанский, Оренбургский, Западно-Сибирский и Восточно-Сибирский). В Казанский военный округ входили почти все Поволжье, Приуралье и Урал.
Перестроили систему подготовки офицеров: общеобразовательные классы кадетских корпусов преобразовали в военные гимназии, создавались военные училища, а также юнкерские училища, куда могли поступить и лица недворянского происхождения, пересмотрены программы и курсы Академии Генштаба.
Военные реформы изменили условия службы нижних чинов: отменялись телесные наказания (шпицрутены, плети, клеймение и др.), наказание розгами оставалось только для разряда «штрафованных»; улучшены пища, обмундирование, казармы; приняты строгие меры для прекращения побоев солдат. Впервые в армии солдат стали обучать грамоте (в ротных школах).
Серьезные изменения произошли в боевой подготовке и перевооружении армии: разработан ряд уставов и наставлений, приняты первые нарезные заряжаемые с казны орудия, началась замена чугунных и бронзовых орудий на стальные, введены винтовки Бердана.
Военные реформы этого периода завершились введением в 1874 г. всеобщей воинской повинности. Отныне святая святых самодержавия – его вооруженные силы – стали жить по нормам буржуазного права, как в демократических, цивилизованных государствах. По новому закону воинскую повинность должны были отбывать все лица мужского пола 21-40 лет, без различия сословий. Срок военной службы для сухопутных войск устанавливался в шесть лет действительной службы и девять лет запаса, для флота - семь лет действительной службы и три года запаса. Затем военнообязанные переводились в Государственное ополчение, куда зачислялись и освобожденные от призыва. Освобождение от действительной военной службы определялось льготами по семейному положению, а при отсутствии их - жеребьевкой. Значительно сокращался срок действительной службы для лиц, получивших среднее и высшее образование. Введение всеобщей воинской повинности позволило сократить численность армии в мирное время и обеспечить накопление обученных резервов.
Проведенные военные преобразования повысили боеспособность армии, ее мобилизационные возможности, уровень подготовки ее офицерского корпуса и рядового личного состава, способствовали созданию в войсках нового, более здорового нравственного климата, коренным образом отличавшегося от атмосферы палочной муштры и формализма николаевской эпохи. Русско-турецкая война 1877-1878 гг. со всей очевидностью показала своевременность и целесообразность проведенных преобразований.