Выдвиженец И. К. Кирилова, сопровождавший его в Оренбургской экспедиции и выполнявший при нем обязанности личного секретаря, известный русский географ П. И. Рычков писал о своем начальнике и учителе:
«Что касается до происхождения оного Кирилова, то он хотя незнатной природы был, но прилежными своими трудами и острым понятием в канцелярии Правительствующего Сената, из самых нижних чинов порядочно происходя еще при жизни… Петра Великого в чин сенатского секретаря произведен, и при разных случаях имел счастье достоинство свое со многим Его императорскому величеству удовольствием засвидетельствовать, а особливо имевшеюся у него натуральною охотою к ландкартам и географическим описаниям. Сциенции (науки) схолатической хотя никакой не учил и основательно не знал, но был великий рачитель и любитель наук, а особливо математики, механики, истории, экономии и металлургии, не жалея при том никакого своего труда и иждивения».
В 1726 году И. К. Кирилов приступил к работе над своим произведением «Цветущее состояние Всероссийского государства, в каковое начал, привел и оставил неизреченными трудами Петр Великий, Отец отечества, император и самодержец Всероссийский и прочая, и прочая, и прочая». Для этого труда использовались разнообразные источники, в том числе хранившиеся в Сенате географические описания городов, данные переписей, правительственные указы и постановления, а также всякого рода исторические, географические и экономические сведения из книг, писем, донесений и информация, полученная в беседах с участниками дальних экспедиций, геодезистами, побывавшими в провинции для проведения описей, и другими бывалыми людьми, посетившими близкие и отдаленные места Российской империи.
В следующем году работа была завершена.
Этот первый статистический и экономико-географический обзор состояния Российской империи, написанный по данным на 1724–1726 годы, давал всестороннее представление о том, какими являлись тогда 12 губерний: Санкт-Петербургская, Московская, Смоленская, Киевская, Воронежская, Рижская, Ревельская, Нижегородская, Казанская, Астраханская, Архангелогородская и Сибирская.
Описания отдельных городов начинаются с сообщения кратких географических сведений об их местоположении, о расстоянии до других городов, о городовых укреплениях. Сообщается об административных, судебных и городских учреждениях и количестве служебного персонала в них, о епархиях, монастырях, церквах, школах и госпиталях, о фабриках и заводах, о купечестве и ярмарках, о ямах, почтах и о расстоянии между ними, о флотских и армейских подразделениях в этих городах, а также о казачьих войсках и о многом другом. При описании Петербурга дан обзор центрального государственного аппарата со всеми входившими в его состав и находившимися в новой столице государственными учреждениями, с подробными сведениями о штатах каждого из них и списками возглавлявших их лиц.
В конце второй книги (а весь труд состоит из двух частей, двух книг) помещены в виде приложений «Реестр городов» и «Генеральные ведомости», то есть сводные таблицы цифровых данных по соответствующим разделам текста для всего государства в целом. Здесь и сводные данные по городам, по военному ведомству, отдельно по пехотным и кавалерийским частям, по артиллерии, отдельно по военно-морским подразделениям и кораблям, отдельно по нерегулярным войскам, то есть по казачьим полкам. Эти сводные таблицы явились новым словом в статистике, так как ни в России, ни за границей в произведениях, подобных написанному Кириловым, до того времени не применялись. Вообще не только в то время, но и гораздо позже никто в мире не смог дать такого детального и обстоятельного описания страны.
В 1718–1719 годах Петр I проводил административную реформу. Стало ясно, что для успешной деятельности вновь учрежденных «коллегиумов» необходимо наличие географических карт всей России и ее отдельных частей. Для срочного составления карт по царскому указу от 22 декабря 1720 года надлежало выслать в губернии геодезистов, обученных в Морской академии в Петербурге. Сначала отправили по два специалиста в Московскую, Киевскую, Нижнегородскую, Рижскую и Казанскую губернии. Кроме того, еще до издания указа для проведения съемочных работ было направлено в провинции 15 геодезистов. В последующие годы число геодезистов, занимавшихся съемочными работами, постепенно увеличивалось.
В соответствии с выданной геодезистам инструкцией расстояние между географическими объектами они должны были измерять железной «мерительной» цепью длиной в 30 сажен (около 64 метров). Для определения горизонтальных углов и направлений использовалась астролябия. Определение широты производилось по высотам светил, главным образом Солнца, с помощью квадранта. Долготы географических объектов не определялись. Для составления карт разность долгот определялась с помощью правил «мореходного счисления», то есть по пройденному наблюдателем расстоянию и разности широт исходной и конечной точек.
Геодезистов обязали представлять готовые ландкарты в Сенат, а там они поступали в ведение И. К. Кирилова, назначенного 17 октября 1721 года сенатским секретарем. Уже в 1723 году он, обобщив присланный к тому времени в Сенат картографический материал, подготовил новую инструкцию по составлению ландкарт. В ней предлагалось обозначать на картах все важнейшие географические объекты, в том числе проезжие большие и проселочные дороги, горы, степи, болота, крепости, валы, засеки, мельницы, каналы, шлюзы ит д. Геодезистам предписывалось наносить на карты отдельных уездов «порубежные» части соседних уездов, чтобы можно было «Генеральную карту без помешания учинить», и прилагать к картам «по алфавиту каталоги обретающимся в ландкарте городам, пригородам, селам и деревням… для скорого ведения и прииску».
В 1728 году, когда из-за недостатка денежных средств в Сенате заговорили о необходимости прекращения картографических работ, именно благодаря настойчивости Кирилова, к тому времени уже обер-секретаря Сената, такое решение не было принято. Наоборот, 2 августа 1728 года был издан указ Кирилова о продолжении этих работ и о новом распределении геодезистов по губерниям. К указу прилагался образец для геодезистов — карта Кексгольмского уезда (размером 50*60 сантиметров), составленная одним из лучших геодезистов Акимом Клешниным и напечатанная Кириловым.
Настойчиво и целеустремленно Кирилов руководил деятельностью геодезистов, описывавших губернии, провинции и уезды Российской империи. К началу 1732 года в этих описных работах участвовало уже 111 геодезистов, которые проделали колоссальную работу: с 1717 по 1744 год они засняли все 26 уездов Сибири и 164 из 265 уездов Европейской части России. Ими был собран материал, послуживший основой для создания таких выдающихся для своего времени картографических работ, как Генеральная карта и Атлас Всероссийской империи самого Кирилова и Генеральная карта и Атлас Российский Академии наук (1745 год).
В 1724 году И. К. Кирилов впервые лично выполнил важные картографические работы. По его словам, Петр I, присутствуя в Сенате в декабре 1724 года, потребовал «ландкарты Сибирским землям». Кирилов предложил царю китайские карты, напечатанные в Пекине. При этом он напомнил о карте Камчатки, составленной геодезистом Иваном Евреиновым в 1720–1721 годах. Петр I приказал Кирилову, «соединя камчатскую и китайские карты, на один лист положить». Кирилов «чрез одну ночь своеручно нарисовал карту» и передал ее государю. Позднее он видел свою карту в Москве у видного сподвижника Петра I — генерал-фельдцейхмейстера Я. В. Брюса, руководителя всей артиллерийской и инженерной службы русской армии, которому она была передана Петром I «для скопирования».
К началу 1726 года Кирилов, видя, что Сенат не собирается издавать уже поступившие от геодезистов ландкарты, решил заняться их гравированием и печатанием за свой счет. Уже 5 июня 1726 года он преподнес императрице Екатерине I две печатные карты, составленные геодезистом А. Ф. Клешниным: карту разграничения земель между Россией и Швецией после Ништадского мира 1721 года и карту Выборгского уезда.