Као искусни инострани морепловац, добио је позив за службу у Русији од Петра Великог коме су изузетно требали поморски стручњаци.
Змајевић је стигао у Санкт Петербург 1712. године, где је примљен у Флоту галија у чину капетана. Учествовао је у поморским биткама током Северног рата (1700−1721), а посебно се истакао у чувеној бици код рта Гангут 1714. године, која је представљала прву велику поморску победу Русије (анимациони филм о Гангуту снимљен специјално за изложбу „Петар Велики и Србија” можете да погледате на великом екрану са десне стране).
Године 1719. Змајевић је унапређен у чин контраадмирала. Године 1721. году постао је главни надзорник изградње луке за галије у Санкт Петербургу, а године 1723. цар му је поверио изградњу бродова на бродоградилиштима у граду Вороњежу.
За време царице Катарине I, која је наследила Петров трон, Змајевић је командовао руском флотом галија и управљао Петербуршком поморском луком. Добио је чин адмирала и високу награду — Орден светог Александра Невског. Последњих година живота руководио је изградњом флоте на југу Русије.
Матија Змајевић је био један од главних српских сабораца Петра Великог. Цар је веома ценио храброг и талантованог поморца који је помогао руском цару-реформатору да оствари сан о моћној ратној морнарици.