Без крайней необходимости, Грейгом запрещено было килевание судов, как дорого стоящее и значительно расслабляющее корпус судна. Не оставлено без внимания и такое менее заметное обстоятельство, что суда, стоявшие в гавани в одном направлении, от большего нагревания солнцем одной части получают известные недостатки; для устранения этого введены бридели, на которых суда обращались по ветру.

Прежние корабли, служившие лет пять, шесть, были до того неостойчивы, валки и имели нижние порты так близко от воды, что даже при брамсельном ветре их приходилось задраивать и оставлять орудия нижнего дека в бездействии. Корабли же, строенные при Грейге, стали служить до тембировки иногда по 11, а с тембировкой и до 17 лет и имели весьма удовлетворительную остойчивость и другие хорошие морские качества. При нем начали вводиться на судах громоотводы, цепные канаты; каменный балласт заменился чугунным, кирпичные камбузы железными. В каютах явились иллюминаторы, и вместо сальных свеч завелись лампы, в фонарях вместо слюды начали вставлять стекла и пр.

По артиллерии он стал вводить на всех деках кораблей однокалиберные орудия, чем увеличивалась сила залпа; ввел пушечные замки, скорострельные трубки, новый лучший состав для брандскугелей и множество других технических улучшений. Для гребного флота проектированы более длинные орудия; канонерские лодки, построенные по новым чертежам, вместо одной вооружались тремя 24–фунтовыми пушками; имея спускные мачты, они могли скрываться в прибрежных камышах незамеченными неприятелем и, без мачт, легче выгребали при противных ветрах. Но эти усовершенствования по кораблестроению, артиллерии и другим частям, конечно, прежде всего потребовали улучшения всех портовых мастерских и также работающих для флота заводов. Поэтому отливка орудий, производившаяся неудовлетворительно на Луганском заводе, была переведена в Олонецкий, и установлена более высокая проба орудий и пороха. Усовершенствовано производство работ на Богоявленской парусной фабрике и Херсонском литейном заводе. Для облегчения и ускорения работ везде где только было возможно введены паровые машины, и древесный уголь заменен каменным; а это уменьшило стоимость одних железных работ на 80 процентов.

Полное внимание обращено было на безопасность плавания: приведено в должный порядок депо карт, изменена форма судовых нактоузов, для плавания и производства съемок заведены лучшие по тому времени инструменты, опасные места морей и рек с полной заботливостью и вниманием обставлены предостерегательными знаками и насколько позволяли средства с возможной скоростью строились маяки, число которых в то время было крайне недостаточно. Паровые землечерпательные машины, углубившие Ингульский и Очаковский фарватеры, дали возможность прекратить судостроение в Херсоне и сосредоточить его в Николаеве. Наконец, при Грейге впервые явились в Черноморском флоте небольшие пароходы.

Высокое достоинство большинства нововведений заключалось в строгой их системе и верности взглядов адмирала. Вместо прежнего произвола флагманов и командиров, он все, что только было можно, подвел под строгие определенные правила. Разумнейшим основанием всех технических его нововведений были: «вес и мера». По данным, выведенным из научных и практических оснований, вычислены были размеры дерев рангоута, канатов и такелажа, вес якорей, не говоря уже о точном определении численности экипажа для каждого рода и величины судов.

Особенно заботливое и теплое внимание обращал Грейг на научное образование своих подчиненных. Экзамены мичманов производились под его личным председательством, которое делалось не для вида, а представляло весьма действительное средство для поднятия научных сведений офицеров. Во время этих экзаменов вопросы адмирала показывали экзаменующимся глубину и обстоятельность сведений в морских науках самого Грейга, допытывавшегося ясных ответов о самых мелких практических подробностях и именно в том направлении, в каком они требовались действительной службой. Случалось также, что адмирал сам писал инструкции для занятий с воспитанниками. На устроенной Грейгом в Николаеве астрономической обсерватории сведущий и любивший свой предмет Карл Христофорович Кнорре принес большую пользу Черноморскому флоту как учебными занятиями своими с офицерами и воспитанниками, так и введением на флот совершеннейших морских и геодезических инструментов, приданием точного научного характера производившимся съемкам и вообще возбуждением и решением разных астрономических вопросов, имеющих отношение к морской деятельности. Для желающих офицеров открыты были чтения лекций по теории кораблестроения, корабельной архитектуре, по всем частям механики и по физике, а в Севастополе основана офицерская библиотека. Желая скорее избавиться от мастеров–иностранцев, Грейг отправлял в Англию способных молодых людей для изучения разных портовых мастерств, в Балтику – для ознакомления с лучшим производством морских съемок и в Петербург – для изучения гражданской архитектуры, гравирования и пр.

Со вступления своего в должность главного командира Грейг ежегодно пять или шесть недель плавал с флотом, и это время было прекрасной практической школой как для команды, так и для офицеров и командира. Зорко следя за действиями каждого корабля, адмирал не пропускал без замечания ни одной ошибки, ни одного малейшего недосмотра. Появление на флагманском корабле сигнала: «кто вахтенный лейтенант», до разъяснения дела, возбуждало большую тревогу не только провинившегося вахтенного, но и самого командира судна. Грейг значительно усовершенствовал сигнальную часть и ввел буквенный телеграф, который впоследствии, в 1828 году, принес большую пользу при осаде крепости Варны.

Приказы адмирала, в плаваниях и на берегу, представляли для служащих практическое, доступное пониманию каждого руководство для разнообразных случаев служебной деятельности. Так например, не говоря уже о вопросах, непосредственно касающихся служебной стороны морского дела, в этих приказах указывались правила для устранения тогда еще очень мало известной девиации, правила для производства метеорологических наблюдений и пр.

Сделаны были улучшения в положении матросов; так например, канифасные шинели заменены суконными, увеличением артельных денег улучшена пища, и для устранения злоупотреблений артельщикам предоставлено право браковать негодный провиант и мундирные материалы.

Для обучения дочерей матросов в Николаеве и Севастополе устроены училища. Недостаток казарм заменен удобным помещением на блокшифах, и для облегчения матросов на валовые работы вместо них стали посылать арестантов. Вместе с этим значительно были ограничены зверские, жестокие телесные наказания матросов строгим запрещением за обыкновенные проступки наказывать линьками или розгами более 25 ударов, а за более важные не расправляться самим, а непременно предавать провинившихся суду, для чего назначались особые комиссии.

В городах, подведомственных Грейгу, быстро строились необходимые здания, улучшались госпитали и богадельни, устраивались водопроводы, бульвары, мосты, рынки; приводилась в лучший порядок пожарная часть и пр. Одним словом, по мере имеющихся средств, делалось все, что могло улучшить благоустройство городов. Для защиты Севастополя со стороны моря возведены были батареи с ядрокалительными печами, а другие предполагаемые им средства защиты не осуществились и остались в проектах, в числе которых находились: полный план береговой оборонительной линии на 120 листах, устройство вооруженного батареями мола, который превратил бы рейдовую бухту в гавань, проект для сохранения севастопольских бухт от обмеления, проект постройки каменной пристани кругом бухт, проект углубления днепровских гирл, разведение шелковичных червей и многое другое.