Царь придавал большое значение разведывательному обеспечению вооруженных сил империи. Благодаря его усилиям был создан государственный разведывательный ресурс сил и средств, сосредоточенный в руках императора. Кроме армейских и флотских средств разведки, в него входили Приказ тайных дел с его филиалами центрального подчинения, дипломатический корпус и духовенство, добывающие сведения агентурным путем.
С 1688 г. российскому царю от агентуры Преображенского приказа стали поступать сведения о намерениях левобережного гетмана — российского подданного Ивана Мазепы принять польское подданство и передать все Левобережье под власть короны, которые он якобы изложил в своем негласном послании к польскому королю. Однако самодержец доносам не верил, а доносчиков наказывал. С 1701 г. деятельность гетмана была взята под особый контроль приказа. В 1703 г. царю стало известно содержание одного из писем польского короля Станислава Лещинского, где тот выразил готовность Польши принять предложения Мазепы. Сведения были расценены как подлог.
В 1704 г. И. Мазепа, воспользовавшись восстанием против Речи Посполитой и вторжением в Польшу шведских войск, занял Правобережье, тем самым объединил Украину. Однако ему не удалось добиться единства мнений в стране, раздираемой центробежными противоречиями, выразителями которых была казацкая старшина: одни благоволили Москве, другие склонялись к турецкой протекции, третьи хотели побратимства с татарами, сам же гетман тесно увязывал судьбу своей родины с союзом с Польшей и Швецией.
В 1705 г. в Замостье, где стоял с войском гетман, прибывает с секретными предложениями посланец от польского короля Станислава Лещинского. Чтобы отвернуть от себя подозрения российского царя, о которых догадывался Мазепа, он отправил королевского курьера в оковах в Киев к воеводе Дмитрию Голицыну, а письмо переслал Петру I. Вскоре связь с Речью Посполитой была восстановлена через королевского тайного агента княгиню Дольскую, с которой украинский гетман встретился на крестинах дочери краковского воеводы князя Вишневецкого. Между представительницей короля и Мазепой поддерживалась переписка. При этом использовалась «цифирь» — шифр — один из компонентов тайной агентурной связи.
В 1707 г. появился итоговый документ польско-шведских переговоров при участии в них представителей украинского гетмана — договор о возврате Украины под власть Польши при сохранении Мазепиного гетманства. В январе 1708 г. сведения о нем легли на стол Петра I. Царь счел их ложными, а лиц причастных к составлению донесения приказал казнить. Во время одной из последующих аудиенций с царем гетман клялся ему в верности: «Я подножка Петра» (тогда это выражение, в отличие от нынешнего его значения, означало беззаветную преданность).