Впервые двуглавый орёл в роли государственного символа Русского государства встречается на оборотной стороне государственной печати Ивана III Васильевича в 1497 году, хотя изображения двуглавого орла (или птицы) встречались в древнерусском искусстве и на тверских монетах и раньше.Размещение всадника на груди орла может объясняться тем, что существовали две государевы печати: Большая и Малая. Малая была двусторонняя и прикреплялась к документу, на каждой стороне её помещались орёл и всадник по отдельности. Большая же печать была односторонней и прикладывалась к документу, поэтому и возникла необходимость совместить два символа государства в одном. Впервые такое совмещение встречается на большой печати Ивана Грозного 1562 года. Тогда же вместо всадника стал появляться единорог. Хотя царь не считал единорога необходимым символом государства, он тем не менее встречался на некоторых печатях Бориса Годунова, Лжедмитрия (1605—1606), Михаила Фёдоровича, Алексея Михайловича.На Большой печати Ивана IV 1577 года вместо двух корон появилась одна с крестом над орлом. Во время правления Фёдора Ивановича две короны вернулись обратно, однако над головами орла был помещён православный крест (возможно, как символ самостоятельной Русской православной церкви).На малой печати Лжедмитрия (1604) орёл впервые был изображён под тремя коронами, а всадник на груди орла был повёрнут в правую сторону по западноевропейским геральдическим традициям. Однако после Лжедмитрия изображение всадника вернулось в прежнее состояние, а над головами орла ещё долго изображались две короны. Датой официального установления трёх корон на гербе можно считать 1625 год, когда при Михаиле Фёдоровиче на малой государственной печати между глав орла вместо креста появилась третья корона (в отличие от печати Лжедмитрия, которая была, вероятно, сделана в Польше, эта печать была уже чисто русской). На Большой государственной печати царя Алексея Михайловича, сына Михаила Фёдоровича, то же самое было сделано в 1645 году.Скипетр и держава отсутствовали до времени Михаила Фёдоровича, однако их добавление не считалось строго необходимым. В 1667 году скипетр и держава появились уже на государственной печати царя Алексея Михайловича. Алексей Михайлович же 4 июня 1667 года впервые дал официальное объяснение символики трёх корон — три царства: Казанское, Астраханское, Сибирское, а скипетр и держава должны были означать «Самодержавца и Обладателя». 14 декабря 1667 года появился первый в истории Указ о гербе («О титуле царском и о государственной печати»), в нём приводилось описание царского герба: «Орел двоеглавый есть герб державный Великого Государя, Царя и Великого Князя Алексея Михайловича всея Великая и Малая и Белыя России самодержавца, Его Царского Величества Российского царствования, на котором три короны изображены, знаменующие три великие Казанское, Астраханское, Сибирское славные царства, на персях изображение наследника; в пазноктях скипетр и яблоко, и являет милостивейшего Государя, Его Царского Величества Самодержавца и Обладателя».В 1672 году был составлен первый русский гербовник «Титулярник». Двуглавый орёл (без всадника на груди) в нём именовался гербом «Московским». Цвет орла в допетровскую эпоху был в основном золотым, хотя использовался и чёрный.