В период 1909–1910 гг. Сухомлиновым был произведен ряд важных реформ. Но прежде всего он добился того, что Главное управление Генерального штаба было подчинено военному министру. Также было осуществлено упрощение организации войск, усиление их материальной части. При этом, в предвидении скоротечного характера будущей войны, основное внимание было сосредоточено на реорганизации пехотных дивизий и полков с целью повышения их боевых возможностей.
Были внесены существенные изменения в стратегический план войны на Западе. Так, основной ареной для стратегического развертывания войск на случай войны были определены не передовой Варшавский военный округ, а другие округа, находившиеся несколько глубже. По плану Сухомлинова, в так называемом «19-м расписании» 1910 года Варшавский военный округ, как неудобный для развертывания, отдавался врагу без боя. Благодаря этому становилась ненужной система дорогостоящих и неэффективных приграничных крепостей. Правда, на практике этот проект имел сильное противодействие со стороны ряда старых генералов и в последующие годы привел к компромиссу: одни крепости упразднялись, другие оставлялись. Имевшиеся девять крепостных пехотных полков были сведены в семь полевых пехотных дивизий. Таким образом, вся пехота была сведена к основным типам 16-батальонной пехотной дивизии и 8-батальонной стрелковой бригады. Учреждены были новые армейские корпуса.
К 1914 году пехота состояла из 70 дивизий и 22 отдельных бригад. Из дивизий три были гвардейскими, 52 пехотными, остальные – Кавказскими гренадерскими и Сибирскими стрелковыми. Из бригад: гвардейская стрелковая, пять армейских, четыре Финляндские, две Кавказские, шесть Туркменских, одна пластунская и три Заамурской пограничной стражи. Всего в этих формированиях насчитывалось 357 полков и 1294 батальона. Пропорция пулеметов у нас была та же, что и в европейских армиях: два на батальон, а в стрелковых полках двойная – четыре на батальон.
Перед войной русская конница насчитывала 24 конные дивизии (две гвардейские, пятнадцать Кавказских кавалерийских, одна Донская, одна Сводно-казачья, три Кавказские казачьи и одна Туркестанская казачья), а также 8 отдельных бригад и 12 отдельных полков. В составе этих формирований насчитывалось 129 полков. Кроме того, было еще 12 различных конных дивизионов и 16 отдельных казачьих сотен.
Правда, в устройстве кавалерии были допущены серьезные ошибки. В 1910 году были упразднены учрежденные в 1906 году четыре кавалерийских корпуса, что негативно сказалось в ходе Первой мировой войны. Жестоким промахом всей организации стало полное отсутствие войсковой конницы, способной вести разведку в интересах пехотных дивизий и корпусов.
Повышалась огневая мощь частей и соединений. Уже к концу войны с Японией при каждой пехотной и конной дивизии была сформирована пулеметная команда из 8 пулеметов Максима на колесном лафете. В 1907 году такую пулеметную команду получил каждый пехотный либо стрелковый полк из расчета четыре пулемета на батальон. Дивизионные пулеметные команды оставлены только в коннице.
В 1910 году на вооружение полевой артиллерии были введены 48-линейные мортиры. Каждый корпус получил по мортирному дивизиону в составе двух батарей по 6 орудий каждая. Обращено, наконец, внимание и на горную артиллерию. Эффективной в стрельбе и транспортировке 3-дюймовой горной пушкой были снабжены стрелковые дивизионы 22-го армейского корпуса и все кавказские корпуса. В 1, 4 и 5-м Сибирских корпусах Приамурского округа были образованы третьи дивизионы артиллерийских бригад, каждый по две батареи (8 горных пушек).
Артиллерию в дальнейшем предполагалось значительно усилить, введя мортирные дивизионы в состав полевых артиллерийских бригад, а тяжелую артиллерию – в состав армейских корпусов. В связи с этим в 1913 году в Одессе было открыто Сергиевское артиллерийское училище, специально предназначенное для подготовки офицеров тяжелой артиллерии.