14 января 1701 года Петром I был подписан указ об основании в столице Школы математических и навигацких наук, которая стала родоначальником такого направления в образовании, как морское дело. Изначально Навигацкую школу разместили в так называемых «Мастерских палатах», находящихся в Кадашах, что на Хамовническом дворе. Но приехавший в Москву по приглашению Петра I заграничный профессор Генри Фарварсон, в обязанности которого входила организация учебного процесса в новой школе, счёл выделенные «палаты» непригодными для осуществления сложных наблюдений за астрономическими явлениями. После его прошения царём было дано распоряжение выделить для расположения математической школы Сретенскую (Сухареву) башню.
Руководство учебным заведением было решено поручить представителю боярства — Головину Фёдору Алексеевичу. Вместе с Генри Фарварсоном, который по праву считался профессионалом в преподавании теории морского дела и математических наук, за обучение молодых рекрутов сложному искусству мореходства и навигации взялись Стефан (называемый на русский манер Степаном) Гвин и Ричард Грейс, прибывшие, как и Фарварсон из Англии.
При поступлении в Навигацкую школу не было никакого разделения по сословиям и происхождению, принимались все желающие юноши в возрасте 12 — 17 лет. Но набор в ученики был относительно небольшим, поэтому не отказывали в приёме и 20-летним. В учебном заведении, наряду с грамотой и арифметикой, изучались геометрия, тригонометрия, география, преподавались основы геодезии, астрономии и навигации. Весь процесс обучения в школе делился на три уровня: элементарный («Российская школа»), цифирный («Цифровая школа») и навигацкий («Специальные классы»).