Kế đến, Pyotr Đại đế quyết định đi Hà Lan. Ở Nga, Đại đế thường nghe nói đến địa danh Zaandam. Thành phố này, cách Amsterdam 16 km về hướng bắc, được cho là nơi đóng những con tàu tốt nhất trên cả nước Hà Lan. Qua nhiều năm, Pyotr Đại đế đã nung nấu mong muốn được viếng thăm và học nghề đóng tàu ở Zaandam. Bây giờ, ông muốn lưu lại Zaandam suốt mùa thu và mùa đông để học đóng tàu.

Pyotr Đại đế đi đến xưởng đóng tàu tư nhân Lynst Rogge để xin việc làm, khai tên là Pyotr Mikhailov. Ông làm việc một cách vui sướng, luôn hỏi han người quản đốc tên gọi của mọi thứ ông trông thấy. Nhưng dù ông muốn giấu tung tích, bí mật cũng bốc hơi nhanh chóng. Không bao lâu, tung tích của vị "thượng khách" được xác định rõ ràng. Nhưng ông vẫn muốn giấu hành tung. Ông từ chối lời mời chiêu đãi của các thương nhân hàng đầu của Zaandam, của thị trưởng và hội đồng thành phố. Ông trả lời rằng không có nhân vật quan trọng nào hiện diện; Sa hoàng chưa đến.

Nhưng có thêm nhiều người đến muốn xem mặt Sa hoàng nước Nga. Không thể nào làm việc trong một xưởng đóng tàu rộng mở và cũng không thể thong dong đi lại trong thành phố, nên kế hoạch lưu lại vài tháng bị rút lại còn một tuần sống ở đây. Việc học nghề dự kiến ở Zaandam phải chuyển đến Amsterdam.

Phái bộ Nga được đón tiếp theo nghi lễ hoàng gia, được cấp bốn thuyền buồm lớn và nhiều cỗ xe ngựa để tùy tiện sử dụng. Những nhà lãnh đạo của thành phố thấu hiểu tầm quan trọng của phái bộ này về tiềm năng thương mại với nước Nga trong tương lai, nên trọng thị họ một cách đặc biệt.

Pyotr Đại đế và vị Thị trưởng Witsen đàm luận với nhau mỗi ngày, và ông hỏi làm thế nào có thể làm việc một cách yên tĩnh để học nghề đóng tàu, trong khi bị bao quanh bởi người tò mò lạ mặt nhìn chăm bẳm như thế? Witsen có ngay một đề xuất. Pyotr Đại đế đến làm việc trong những xưởng của Công ty Đông Ấn, được bao bọc chung quanh bằng tường rào và không cho phép người ngoài xâm nhập. Ngày hôm sau, hội đồng quản trị công ty biểu quyết để chấp nhận "một nhân vật cấp cao muốn giấu tung tích" vào làm việc trong xưởng, và để tạo thuận tiện, dành riêng ngôi nhà của một đốc công để ông có thể đến ở và làm việc mà không bị quấy rầy. Hơn nữa, để hỗ trợ ông trong việc học nghề đóng tàu, hội đồng quản trị ra lệnh đặt ki một tàu khu trục mới, để ông và tùy tùng có thể tham gia và quan sát kỹ thuật của Hà Lan ngay từ lúc khởi công.

Ba tuần lễ đầu là thu thập và chuẩn bị các loại gỗ cùng những vật liệu khác. Để trình bày cho Pyotr Đại đế thấy chính xác phải làm thế nào, phía Hà Lan bày ra mọi mảnh vật liệu trước khi đặt ki. Khi mỗi mảnh được ghép vào vị trí của nó, con tàu được lắp ráp nhanh chóng, dài 30 mét, và Pyotr Đại đế nhiệt tình làm việc trong mỗi công đoạn của nó.

Mỗi ngày, Pyotr Đại đế đi đến xưởng lúc bình minh, vác trên vai các món đồ nghề giống như những công nhân khác. Ông không cho phép có sự đối xử phân biệt nào giữa ông và họ, và nhất quyết không nhận câu xưng hô theo tước hiệu nào. Trong giờ rảnh rỗi, ông thích ngồi trên một súc gỗ, trò chuyện với thủy thủ hoặc thợ đóng tàu hoặc bất cứ ai gọi ông là "Thợ mộc Pyotr" hoặc "Anh Pyotr." Ông tảng lờ hoặc quay đi hướng khác khi có ai gọi ông là "Hoàng thượng" hoặc "Ngài." Khi có hai nhà quý tộc Anh Quốc đến để mong được nhìn thấy Sa hoàng làm việc như một công nhân, người đốc công, để chỉ ra ai là Pyotr Đại đế, gọi đến ông: "Thợ mộc Pyotr, sao không đến giúp các bạn?" Không nói một lời, Pyotr Đại đế bước qua, ghé vai dưới một súc gỗ mà vài người đang cố sức nâng lên để đặt vào đúng vị trí.

Pyotr Đại đế hài lòng với căn nhà dành riêng cho ông. Vài người tùy tùng ngụ chung với ông theo cung cách như công nhân bình thường. Phía Hà Lan dàn xếp cung cấp cho ông củi và thực phẩm, rồi để ông tự lo liệu. Tự tay Pyotr Đại đế nhóm bếp và nấu thức ăn cho mình như một thợ mộc giản đơn.

Bên ngoài xưởng đóng tàu, tính hiếu kỳ của Pyotr Đại đế là vô bờ. Ông muốn chính mắt mình được nhìn thấy mọi thứ. Ông đi viếng nhà máy chế biến, xưởng cưa, xưởng se sợi, nhà máy giấy, cơ xưởng, viện bảo tàng, vườn thực vật và phòng thí nghiệm. Ở mỗi nơi, ông hỏi "Cái này để làm gì? Nó vận hành như thế nào?" Ông gặp gỡ kiến trúc sư, nhà điêu khắc, kỹ sư... Ở Delft, ông đến gặp Nam tước von Coehorn, chuyên gia xây công sự nổi tiếng, để học kỹ thuật xây pháo đài.

Vài lần ông đến viếng giảng đường và phòng thí nghiệm của Fredrick Ruysch, Giáo sư cơ thể học nổi danh toàn châu Âu. Ông trở nên chú tâm đến khoa giải phẫu đến nỗi thấy khó mà ra về; ông muốn ở lại và quan sát thêm. Ông dùng bữa tối cùng Ruysch, lắng nghe lời tham mưu của Giáo sư về cách chọn lựa bác sĩ giải phẫu để mời về phục vụ cho lục quân và hải quân Nga. Pyotr Đại đế bị lôi cuốn vào môn cơ thể học và sau đó tự xem mình có trình độ như y sĩ giải phẫu. Dù sao đi nữa, ông có thể hỏi, có mấy ai ở Nga được cơ hội học với Giáo sư Ruysch nổi tiếng?

Trong những năm về sau, Pyotr Đại đế luôn mang theo người hai chiếc hộp: một đựng dụng cụ toán học để kiểm tra đề án xây dựng đệ trình lên ông, và hộp kia đựng dụng cụ giải phẫu. Ông ra lệnh báo cho ông biết ca giải phẫu đáng để ý gần đó, và khi ông hiện diện, ông thường làm trợ lý và tiếp thu kỹ năng tiểu giải phẫu. Gia nhân của ông khi đau yếu thường giấu ông vì sợ Sa hoàng sẽ xuất hiện bên giường bệnh với chiếc hộp dụng cụ giải phẫu để ngỏ lời – và thường là bắt họ phải chấp nhận – cho ông làm công việc giải phẫu trên người họ.

Ở Leyden, ông đến thăm Tiến sĩ Boerhaave nổi danh, phụ trách một vườn thực vật phong phú, cũng là giảng viên môn cơ thể học, và khi Boerhaave hỏi ngày giờ vị khách muốn đến thăm, Sa hoàng chọn sáu giờ sáng hôm sau. Ông cũng đến xem phòng thí nghiệm giải phẫu học của Boerhaave và say mê xem xét một xác người.

Ở Delft, ông đến thăm nhà thiên nhiên học nổi tiếng Anton van Leeuwenhoek, người phát minh kính hiển vi. Pyotr Đại đế hỏi chuyện ông này trong hai giờ đồng hồ và nhìn qua món thiết bị kỳ diệu qua đó Leeuwenhoek đã khám phá ra tinh trùng.

Vào lúc rảnh rỗi ở Amsterdam, ông thơ thẩn đi bộ trong thành phố, đi đến khu chợ ngoài trời Botermarket, xem thợ nhổ răng hành nghề bằng dụng cụ khác thường mà ông học hỏi và sau này thí nghiệm với gia nhân. Ông học cách vá quần áo của mình, và từ người đóng giày học cách đóng một đôi dép cho riêng ông.

Quan sát sự phồn vinh của Hà Lan, Pyotr Đại đế tự hỏi làm thế nào dân tộc của ông, với đồng cỏ và rừng bao la, lại sản xuất chỉ đủ nuôi sống họ; trong khi ở Amsterdam lại có thể tích lũy của cải nhiều hơn cả đất nước Nga bao la. Pyotr Đại đế nhận thức lý do: thương mại, nền kinh tế dựa trên hải hành, sự làm chủ đội thương thuyền. Ông nhất quyết lao mình vào việc tạo dựng những điều kiện như thế cho nước Nga. Một lý do khác là sự phóng khoáng về tôn giáo. Vì nền thương mại quốc tế không thể phát triển trong môi trường học thuyết hoặc định kiến tôn giáo hẹp hòi, Hà Lan của đạo Tin lành đi theo con đường phóng khoáng nhất về tôn giáo thời bấy giờ. Óc tò mò của Pyotr Đại đế bị kích thích từ không khí phóng khoáng về tôn giáo này. Ông đến viếng nhiều nhà thờ Tin lành ở Hà Lan và hỏi han các giáo sĩ nhiều điều.

Pyotr Đại đế được may mắn vì vua Anh Quốc là William III tình cờ có mặt tại Hà Lan khi Đại Phái bộ Sứ thần đến. Pyotr Đại đế tha thiết muốn gặp gỡ vị vua mà ông hằng ngưỡng mộ. Buổi gặp gỡ hoàn toàn trong riêng tư và không nghi lễ – là cách thức hai vị vua đều thích. William không đáp ứng lời của Pyotr Đại đế yêu cầu tham gia liên minh giữa những người Cơ đốc giáo chống quân Thổ theo Hồi giáo. William còn đang đàm phán hòa bình với Pháp và không muốn tham gia chiến tranh ở miền Đông, kẻo lực lượng của ông bị phân chia và Louis XIV của Pháp chớp thời cơ ở phương Tây.

Đại Phái bộ Sứ thần sẽ trình thư ủy nhiệm và phát biểu chính thức với triều đình Hà Lan. Vì Nga không có đại sứ quán thường trực ở nước ngoài, thành phần đông đảo trong phái bộ và nghi lễ đón tiếp họ là những vấn đề rất quan trọng đối với Pyotr Đại đế. Ông muốn nghi lễ phải thật long trọng, và đây là một sân khấu rất thuận lợi. Những chính khách và nhà ngoại giao tiếng tăm nhất của các cường quốc châu Âu đang có mặt ở đây để tiến hành hoặc quan sát các cuộc đàm phán hòa bình; bất kỳ chuyện gì xảy ra ở đây sẽ được họ ghi nhận kỹ càng và báo cáo về mọi thủ đô và mọi đế vương ở châu Âu.

Pyotr Đại đế nói với Witsen rằng ông muốn giấu tung tích khi đi cùng phái bộ để quan sát xem họ được đón tiếp như thế nào. Yêu cầu này khiến cho Witsen khó chiều theo, nhưng từ chối càng khó hơn. Dọc con đường từ Amsterdam đến The Hague, Pyotr Đại đế luôn nhìn thấy những điều mới lạ. Khi đi ngang một cối xay gió, ông hỏi: "Cái này để làm gì?" Khi nghe trả lời rằng đây là quạt gió dùng để cắt đá, ông tuyên bố: "Ta muốn xem nó." Cỗ xe dừng lại, nhưng cửa vào quạt gió bị khóa. Ngay cả trong đêm tối, khi đi qua một cây cầu, Pyotr muốn xem xét cách xây dựng và đo kích thước. Cỗ xe dừng lại lần nữa, người ta mang đèn bão đến để soi sáng cho ông đo chiều dài và chiều rộng của cây cầu.

Vào ngày các đại sứ Nga được dẫn vào triều kiến, Pyotr Đại đế ăn vận như là một người sang trọng của triều đình. Witsen đẩy ông vào một căn phòng nhỏ kế bên phòng khánh tiết, từ nơi đây qua một khung cửa sổ nhỏ ông có thể quan sát và nghe tất cả. Ông thấy mọi người luôn quay nhìn ông và nghe tiếng thì thầm truyền đi rằng Sa hoàng nước Nga đứng ở phòng bên. Quá khổ sở, ông yêu cầu Witsen ra lệnh cho các thành viên của triều đình Hà Lan quay mặt về phía khác khi ông đi qua. Witsen cho ông biết là mình không thể ra lệnh cho họ vốn là những nhà lãnh đạo của Hà Lan, nhưng ông sẽ ngỏ lời yêu cầu. Họ đáp rằng họ phải đứng dậy với sự hiện diện của Sa hoàng và không chấp nhận việc quay lưng về phía Sa hoàng. Khi nghe nói thế, Pyotr Đại đế che giấu mặt ông trong bộ tóc và bước nhanh xuyên qua gian phòng và đi xuống những bậc cầu thang.

Trong thời gian lưu lại Den Haag, Pyotr Đại đế vẫn giấu tung tích, chỉ tiếp xúc riêng các chính khách Hà Lan nhưng từ chối bất kỳ sự công nhận nào ngoài công cộng. Phái bộ Nga chỉ thành công hạn chế. Hà Lan không thiết tha việc gây chiến với Ottoman. Vì đang bị nợ nần chồng chất sau cuộc chiến tranh với Pháp và cần xây dựng lại hải quân, Hà Lan cũng không thể giúp đóng tàu chiến cho Nga theo như yêu cầu.

Ngày 16 tháng 11, chín tuần sau khi đặt ki, chiếc tàu khu trục đã sẵn sàng để hạ thủy, và trong buổi lễ này, Witsen thay mặt cho Thành phố Amsterdam trao tặng con tàu làm món quà biếu cho Sa hoàng nước Nga. Quá cảm động, Sa hoàng ôm hôn ông Thị trưởng, và lập tức đặt tên cho con tàu là Amsterdam. Sau đó, chở đầy các món trang thiết bị mà Pyotr Đại đế mua ở Hà Lan, con tàu trực chỉ đến Arkhangelsk. Pyotr Đại đế còn cảm thấy hãnh diện hơn khi người đốc công trình cho ông tờ giấy chứng nhận người thợ có tên Pyotr Mikhailov đã làm việc trong xưởng đóng tàu trong bốn tháng, là một thợ đóng tàu có năng lực và đã nắm vững khoa học về kiến trúc hải quân.

Tuy thế, Pyotr Đại đế cảm thấy khó chịu về những gì ông đã học ở Hà Lan. Đó chỉ là khá hơn nghề thợ mộc một chút, áp dụng vào việc ghép nối các mảnh gỗ để tạo nên một con tàu. Pyotr Đại đế muốn học chuyên sâu hơn đến những bí mật trong khoa thiết kế; trên thực tế, ông muốn đi vào ngành kiến trúc hải quân. Ông muốn có những bản vẽ được soạn thảo một cách khoa học, có toán học kiểm soát, không phải là công việc thủ công tinh vi với búa và rìu. Ông cần một phương pháp thiết kế nào đó mà người chưa từng đóng tàu bao giờ có thể được chỉ dẫn, thông hiểu và nhân rộng một cách dễ dàng. Ông quyết định đi Anh Quốc để học thêm về ngành đóng tàu.