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.