Возвратившись из Европы, Петр Петрович тут же отправился в Петербург, и там произошла первая встреча между Петром-сыном и Петром-отцом с младенческих лет последнего. При его виде ни у кого не осталось сомнений по поводу того, кто же был его настоящим отцом: Петр Петрович ростом и лицом был весь в отца, хоть и отличался намного более складным телосложением, широкоплечим и крепким, с более пропорциональным телом. Как и отец, он страдал приступами судорожной головной боли, имел тягу к флоту, интересовался военным делом и считал, что России нужно многому научиться у Запада перед тем, как пойти по своему пути. Пообщавшись с сыном, Петр I назвал его «моим сыном», пускай и неофициально, и оставил его в Петербурге подле себя. Вместе с Петром Петровичем в Петербурге остался Григорий Воронов — один из тех детей, кто отправился в Европу вместе с сыном Монсихи на обучение, сын гвардейца из Преображенского полка. Петр и Григорий за время учебы сильно сдружились, Воронов был предан своему другу не меньше, чем был предан Меншиков царю, но в отличие от того же Меншикова Воронов был намного более скромным, даже в чем-то аскетичным, в чем отлично подходил к Петру Петровичу, который и сам был человеком весьма умеренным.
В Петербурге он быстро сошелся с основными приближенными своего отца, в частности с Александром Меншиковым и Екатериной Скавронской. С первым он смог найти общий язык, хоть их отношения и оставались достаточно холодными. С Екатериной он уже был знаком по Измайлово, и имел с ней достаточно дружеские отношения, однако именно в Петербурге они вдруг «заиграли» новыми красками. Царь Петр долгое время не мог довериться своему сыну, ожидая от того подвоха, но тот стойко продолжал вести себя достойно во всех возможных смыслах. Почти все время Петр-младший проводил в делах, обучаясь чему-то новому, пропадая на верфях, заводах или среди солдат. Особым его вниманием пользовались русские промышленники и купцы, с которыми он устанавливал вполне дружеские отношения и при необходимости отстаивал их интересы. Завел он дружбу и с Посошковым — первым теоретиком-экономистом России, поспособствовав изданию его «Книги о скудости и богатстве», которая стала основой развития всего русского купечества [3]. Посещал Петр Петрович и православную церковь — показательно, с такой расстановкой, чтобы это видели как можно больше людей, завел переписку с церковной верхушкой России. Однажды, во время откровенного разговора с Екатериной, он честно признался ей, что давно знает, кто его кровная мать, и даже был на ее могилке, но своей настоящей матерью продолжал считать царевну Наталью, которая воспитывала его до отбытия в Европу, и очень сожалел, что не смог проститься с ней, когда та умерла в 1716 году. Петр никогда не поднимал вопрос о своем статусе, довольствовался малым, был скромным и достаточно тихим, хотя в моменты раздражения, как и отец, мог потерять контроль над собой. Приказы отца он выполнял неукоснительно и образцово. В конце концов даже Меншиков признал, что парень подает большие надежды и очень способен во всем, с чем связывается. Сравнявшись в одних навыках с отцом, он превзошел его в других — так, Петр Петрович отлично знал восемь иностранных языков, мог свободно изъясняться на них и писать. Не любил он и пирушки и обильные возлияния, которым предавался его отец, предпочитая все свободное время посвящать техническим вопросам и работе. Его деятельность уже в начале 1720-х годов начала давать свои плоды — повлияв на отца, он смог добиться создания сети хранилищ для длительной сушки корабельной древесины, что позволило бы в будущем повысить качество постройки отечественных кораблей. Побывав за границей и усвоив там много интересного, он, тем не менее, оставался ярым приверженцем русского языка и русской культуры, из-за чего у него иногда даже случались размолвки с отцом, которые, впрочем, быстро заканчивались.