西元1533年，瓦西里三世（Vasili III Ivanovich，1505-1533）去世，伊凡四世（Ivan IV Vasilyevich，1533-1584）繼任。伊凡四世三歲繼位，從小便在爭權奪利的宮廷內鬥中長大，層不出窮的陰謀與暗殺，養成他猜忌多疑的性格。1547年，伊凡親政，在大臣的協助下，逐漸加強沙皇的專制權力，首先削除貴族與領主的權力，成立縉紳會議，以取代原本的領主會議，拔擢服役貴族，以強化沙皇的專制權力。1564年，更以引退為藉口，使臣民宣誓效忠，獲得設立直轄區與禁衛軍的特權，直轄區的設立打擊了大貴族在各地的政治經濟特權，並使沙皇成為最大的領主，獲得龐大的經濟利益；而禁衛軍的設置則使沙皇擁有武力，削除異議與反對勢力，以殘暴血腥的手段，進行個人的專制統治。確立個人專制統治的同時，伊凡更興兵向外擴張。1552年擊滅喀山汗國（Kazan Khanate），1554至1556年又吞併阿斯特拉汗國（Astrakhan Khanate），將莫斯科公國的領土伸展至伏爾加河流域，更代表俄羅斯人的勢力已遠強於蒙古人。1555年派兵向東越過烏拉山脈，侵略西伯利亞地區，臣服了當地的蒙古部族，勢力亦抵達北高加索山區。1558年向西與立陶宛、波蘭進行長達二十餘年的利沃尼亞戰爭（Livonia），欲擊退來自西方的威脅。1581年，更命令貴族征服西伯利亞，由哥薩克人葉爾馬克（Yermak Timofeyevich，1542-1585）率軍進入亞洲，進行掠奪與佔領。莫斯科在伊凡四世的統治之下，對外不但統一俄羅斯地區，完全消除蒙古人的威脅，對內更削弱貴族勢力，建立起沙皇的專制統治，以及無可取代的君主權力。伊凡是個集英主與暴君於一身的沙皇，具有堅強的意志力與聰睿的決斷，卻有猜忌殘暴的性格，在位的期間雖使莫斯科成為強大的帝國，然而其恐怖的統治手段，使他得到了「雷帝」（即恐怖的伊凡）的稱號。