В восемь лет царевич Алексей, наследник престола, практически лишился матери, сосланной его отцом в монастырь, а вместе с тем лишился он и родительской ласки, поскольку своего батюшку мальчик видел редко и чаще всего суровым и раздраженным. Мать заменили наставники. Первым учителем был русский ортодокс Никифор Вяземский, научивший царского сына грамоте и прививший ему любовь к церкви и к православной обрядности. Человек он был малознающий, без педагогических способностей, да и побаивался своего воспитанника. А маленький Алеша, быстро сообразив это, таскал своего наставника за волосы или даже бил палкой, если что-то ему не нравилось. На смену Вяземскому пришел Меншиков, который, несмотря на все свои способности, был неграмотным и не мог стать достойным воспитателем. Приставили к мальчику и иностранных преподавателей: сначала немца Нейгебауэра, а затем барона Генриха Гюйсе, получившего образование в лучших университетах Германии. Он-то и сумел дать царевичу хорошие знания во многих науках согласно программе, утвержденной самим царем. Особое внимание уделялось иностранным языкам, арифметике, геометрии, географии, военному искусству. К обучению наследника Петр проявлял постоянный интерес. Сын же побаивался отца. Однажды Петр хотел проэкзаменовать сына по геометрии и фортификации. Царевич, испугавшись, что отец заставит его чертить при нем планы, выстрелил себе из пистолета в ладонь. Пуля не попала в руку, но ладонь была обожжена.
Названный в честь своего деда, царя Алексея Михайловича, сын Петра совершенно не был похож ни внешним видом, ни характером на него, да и от отца он ничего не унаследовал ни в физическом, ни в духовном отношении. Худой, рослый молодой человек с бледным продолговатым лицом, выпуклым лбом и тонкими волосами, спускающимися до самых плеч, скорее походил на стройную сентиментальную девушку. Природа одарила его хорошими способностями, к наукам с возрастом он стал относиться с большим интересом, проявлял любознательность, свободно говорил на немецком, французском и голландском языках, много читал. Но воспитанный своей матерью и первым учителем в духе любви к старине, реформы отца не поддерживал, военную службу ненавидел, склонялся скорее к жизни монаха, чем полководца или государственного деятеля. Церковь и её обряды его привлекали больше всего, а любимым занятием царевича было чтение богословских книг. Не забывал Алексей и своей матери, время от времени виделся с нею или писал ей письма. Сыну она жаловалась на свою судьбу, настраивала его против отца и против всех отцовских дел, взывала к заступничеству, растравляла и смущала слабый дух юноши.
Желанием Петра было отправить царевича за границу для дальнейшего образования. Иностранные дворы охотно приняли бы сына русского царя, чтобы подготовить для себя будущего союзника. Но поехал Алексей за границу несколько позже и не учиться, а жениться.
Сначала он отправился в Дрезден, а затем в Карлсбад, где и состоялось его свидание с принцессой Шарлоттой Вольфенбюттельской, дочерью герцога Людвига фон Брауншвейг-Вольфенбюттеля. Она была родной сестрой супруги австрийского эрцгерцога (будущего императора Карла VI) и воспитывалась при дворе польского короля Августа Саксонского. Хотя встреча эта, казалось, и произошла случайно, однако все было продумано заранее. Невесту для своего сына русский царь приискал сам, но всем старались внушить, что Алексей свою будущую жену, девушку некрасивую, но очень добрую и разносторонне образованную выбрал самостоятельно. Однако даже немецкие родственники Шарлотты отлично знали, что царского сына женят насильно, для многих ведь не было тайной, что Алексей не хотел брака с иностранкой. Своему духовному наставнику он писал: «Так как отец мой не позволяет мне жениться на одной из наших соотечественниц и непременно требует, чтобы моей женой сделалась иностранка, то все равно, кто бы она ни была — пусть ею будет хоть Шарлотта, — она добрая девушка, между иностранками не найду лучшей».