Parmi les multiples charges gouvernementales exercées par Sully, celle de Grand voyer de France lui permit de mettre en œuvre une véritable politique d’aménagement du territoire. Les choses n’allaient pourtant pas de soi tant les résistances furent nombreuses. En créant cette fonction en 1597-1599, Henri IV et Sully heurtaient les autorités locales qui étaient traditionnellement chargées de l’entretien et de l’aménagement de la voirie. Ainsi, Sully ne put exercer pleinement sa charge qu’à partir de 1605, mais en cinq ans son œuvre fut exceptionnelle.
Après plus de trente ans de guerres civiles, l’état catastrophique du réseau de ponts et chaussées du royaume nécessitait toute la compétence et l’énergie de Sully. Il fit non seulement relever les ouvrages endommagés, empierrer les routes et les chemins dégradés, mais fit aussi construire de nouveaux ponts et percer de nouveaux axes. Les bas-côtés de ces routes furent plantés d’arbres, les fameux « ormes de Sully », dont le ministre prévoyait qu’ils pourraient ensuite servir à la construction de la flotte.
Une attention particulière fut portée aux voies navigables car Sully avait saisi leur intérêt économique et stratégique. Il fait par exemple entreprendre de vastes travaux de terrassement et de drainage censés stabiliser les crues de la Loire. Dès 1599, il s’adjoint les services d’Humphrey Bradley, technicien hollandais spécialiste de l’assèchement des marais et du percement des canaux. Avec celui-ci Sully conçoit alors un vaste réseau de canaux pour relier les mers et l’océan. Si les canaux de Charolais, de Bourgogne ou celui reliant l’Atlantique à la Méditerranée restent à l’état de projet, le percement du canal de Briare débute en 1604. Inaugurés sous les ordres de Humphrey les travaux se poursuivent avec l’ingénieur Hugues Cosnier. Mais l’entreprise, longue de 54 kilomètres et qui prévoit de relier la Loire au Loing, est un travail herculéen. L’ampleur et la difficulté de la tâche, ainsi que la mort d’Henri IV, retardent leur achèvement. Le canal de Briare ne sera ouvert qu’en 1642.
Dans toutes ces matières, l’assassinat d’Henri IV et le départ consécutif de Sully eurent donc une importance considérable. La charge de grand voyer fut par exemple supprimée en 1626.