По возвращении в Петербург произошёл один весьма красноречивый эпизод. Пётр попросил сына принести чертежи, которые тот делал, находясь в Германии на учёбе. Алексей же чертил плохо, и за него делали эту работу другие. Испугавшись, что Пётр заставит его чертить при себе, царевич решил покалечить правую руку и попытался прострелить ладонь из пистолета. Пуля, правда, пролетела мимо, однако ладонь сильно обожгло порохом, и рука всё же была повреждена. Когда же Пётр спросил, как это случилось, Алексей, из страха перед отцом, и здесь не сказал правды. Пётр, конечно же понял, что произошло, но не подал вида, притворившись доверчивым простаком.
Попав в старое российское окружение, Алексей почти сразу же отошёл от молодой жены, пристрастившись к тому же к рюмке. Вскоре обнаружился у него туберкулёз, и врачи посоветовали царевичу ехать в Карлсбад. Летом 1714 года Алексей уехал на воды, оставив Шарлотту в Петербурге на последнем месяце беременности.
12 июля Софья-Шарлотта родила дочь, названную Натальей. Царевич возвратился домой в конце 1714 года, а 12 октября 1715 года у них родился сын (будущий император Пётр II). К несчастью, через десять дней молодая мать умерла, судя по описанию врачей, от общего заражения крови. Алексей в момент её смерти был рядом и несколько раз падал в обморок.
Однако главной причиной такой его душевной слабости служила не только кончина жены. Дело было и в том, что незадолго до смерти Софьи-Шарлотты царевич завёл роман с крепостной служанкой своего первого учителя Никифора Вяземского — Ефросиньей Фёдоровой. Это была не какая-то лёгкая интрижка. Алексей Петрович влюбился в Ефросинью до такой степени, что впоследствии даже просил дозволения жениться на ней, предварительно выкупив Ефросинью и её брата Ивана на волю у их хозяина.
Софья-Шарлотта, знавшая о связи мужа с Ефросиньей, на смертном одре с горечью проговорила, что «найдутся злые люди, вероятно, и по смерти моей, которые распустят слух, что болезнь моя произошла более от мыслей и внутренней печали», явно имея в виду и виновников этой «внутренней печали».
Петру, конечно же, сообщили о словах его умирающей невестки, и царевич страшно боялся отцовского гнева. Но ещё более стал Алексей опасаться ярости Петра после того, как на поминках Софьи-Шарлотты отец сам вручил ему грозное письмо, подобного которому доселе ещё не бывало. Пётр писал Алексею, что радость побед над шведами «едва не равная снедает горесть, видя тебя, наследника, весьма на правление дел государственных непотребного», Пётр упрекал сына в том, что тот не любит военного дела, которое, по его словам, является одним из двух необходимых для государства дел, наряду с соблюдением порядка внутри страны.
Далее Пётр писал: «Сие представя, обращуся паки на первое, о тебе рассуждая: ибо я есмь человек и смерти подлежу, то кому насаждённое и взращённое оставлю? Тому ленивому рабу евангельскому, закопавшему талант свой в землю? Ещё и то воспомяну, какого злого нрава и упрямства ты исполнен! Ибо сколь много за сие тебя бранил, и даже бивал, к тому же сколько лет, почитай, не говорю с тобою, но ничто на тебя не действует, всё даром, всё на сторону, и ничего делать не хочешь, только бы дома жить и им веселиться. Однако и всего лучше безумный радуется своей беде, не ведая, что может от того следовать не только ему самому, то есть тебе, но и всему государству? Истинно пишет святой Павел: «Как может править Церковью тот, кто не радеет и о собственном доме?»
Обо всём этом с горестью размышляя и видя, что ничем не могу склонить тебя к добру, я посчитал за благо написать тебе сей последний тестамент и подождать ещё немного, если нелицемерно обратишься. Если же этого не случится, то знай, что я тебя лишу наследства, яко уд гангренный. И не мни себе, что один ты у меня сын, и что всё сие я только в острастку пишу: воистину исполню, ибо если за моё Отечество и людей моих не жалел и не жалею собственной жизни, то как смогу тебя, непотребного, пожалеть? Пусть лучше будет хороший чужой, нежели непотребный свой».
Отвечая отцу, Алексей во всём соглашался с Петром и просил лишить его права наследования престола, ссылаясь на слабость здоровья и плохую память, утверждая, что «не потребен к толикого народа правлению, что требует человека не такого гнилого, как я».
К тому же за три дня перед тем как Алексей написал это письмо, Екатерина Алексеевна родила очередного ребёнка. Это был мальчик, и потому Алексей писал Петру, что, так как у него теперь есть ещё один сын, он может сделать наследником престола своего нового сына. В заключение Алексей клялся, что никогда не заявит своих прав на престол, а для себя просил лишь «до смерти пропитания».