Через год с небольшим после брака царица Евдокия 18 февраля 1690 года родила сына, которому в честь деда дали имя Алексей. Царь Петр был очень рад рождению своего первенца: он принял поздравление стрельцов Бутырского полка и через неделю сделал великолепный фейерверк на Пресне. Через полтора года у него родился второй сын, Александр, который умер в младенчестве.

Обучать грамоте царевича Алексея стали с шести лет. Наставником к нему был определен Никифор Вяземский, который сообщал царю, находившемуся под Азовом, что его сын, узнав буквы азбуки, начал учить Часослов.

Уже находясь в Европе, Петр решил развестись с Евдокией Федоровной Лопухиной и поручил своим приближенным уговорить ее добровольно уйти в монастырь. Не получив согласия на развод, царь в следующем году приказал насильственно постричь ее в монахини и отправить в Суздальский Покровский монастырь. Так царица очутилась там под именем старицы Елены. Что же касается восьмилетнего царевича Алексея, то он был на стороне матери, и это обстоятельство в будущем очень повлияло на взаимоотношения между отцом и сыном.

Трагическая судьба первенца великого Преобразователя России известна всем, ей посвящено много работ.

Царевич Алексей оказался на попечении тетки – царевны Натальи Алексеевны. Все исследователи пишут, что первоначальное влияние матери на Алексея оказалось глубоким. Уже в детстве он был восстановлен против державного родителя семейством Лопухиных, яростных защитников старины и ненавистников новшеств Петра. Враги царя-реформатора смотрели на царевича как на свою будущую надежду. «Главным несчастием было то, — что до десяти лет царевич находился под надзором матери, косневшей в предрассудках старины и ненавидевшей все, что нравилось Петру». Историк отмечает интересный факт из биографии сына Петра I. Дело в том, что царь решил отправить Алексея для обучения и воспитания в Германию, под надзор саксонского генерала Карловича, приезжавшего в Москву в 1699 году. Царевич должен был учиться в Дрездене, куда Франц Лефорт, сподвижник Петра, указал своему сыну Генриху в связи с этим ехать из Женевы.

Однако из-за смерти генерала Карловича, убитого под Ригою, отъезд царевича и состоялся. Вскоре началась война России со Швецией, и поражение русских под Нарвою сильно озаботило Петра: учебу Алексея за границей он отложил до более благоприятного времени.

Царь, решив воспитывать наследника дома, в начале 1703 года назначил к нему наставником барона Генриха Гюйсена, получившего образование в лучших немецких университетах. Выбор Петра оказался удачным. Уже в марте этого же года Гюйсен написал наставление из девяти статей о нравственном воспитании царевича. Программа обучения наследника была весьма насыщенной: особое внимание уделялось французскому языку, изучению арифметики, геометрии, географии, русского языка, политических дел, военного искусства. Сам царь одобрил эту программу и пожаловал генералу оклад в 1000 рублей. Петр хотел возложить на него и должность обер-гофмейстера царевича, но Генрих Гюйсен предложил возложить ее на светлейшего князя Александра Даниловича Меншикова, любимца царя, с чем Петр и согласился.

Великий реформатор стремился привлекать сына как будущего государя ко всем практическим делам. Именно из этих соображений Петр взял Алексея в 1703 году в поход в звании солдата бомбардирской роты. Через год царевич участвовал в штурме Нарвы. И здесь наследник российского престола, четырнадцатилетний юноша, впервые услышал от отца строгое предупреждение: «Я сегодня или завтра могу умереть; но знай, что мало радости получить, если не будешь следовать моему примеру. Ты должен все, что служит благу и чести отечества, должен любить верных советников и слуг, будут ли они чужие или свои, и не щади трудов для общего блага. Если советы мои разнесет ветер и ты не захочешь делать того, что я желаю, то я не признаю тебя своим сыном». Дальнейшие события подтвердили, что у Петра были веские основания для такого сурового предупреждения.

Царевич Алексей был умен, и его отец признавал это: «Бог разума тебя не лишил». Проблема заключалась совсем в другом.

С. М. Соловьев в «Публичных чтениях о Петре Великом» высказался следующим образом: «Алексей… был тяжел на подъем, не способен к напряженной деятельности, к сильному труду, чем отличался отец его; он был ленив физически, и поэтому домосед, любивший узнать любопытные вещи из книги, из разговора только. Сын, по природе своей, жаждал покоя и ненавидел все то, что требовало движения, выхода из привычного положения и окружения».

Обремененный напряженной борьбой со шведским королем Карлом XII, Петр I приезжал в Москву лишь на короткое время, а светлейший князь Меншиков постоянно находился в Санкт-Петербурге. Воспитатель наследника генерал Гюйсен по царскому повелению еще в начале 1705 года уехал с поручением за границу и вернулся в Россию только в октябре 1708 года. Оставленный без надзора, царевич окружил себя в селе Преображенском монахами. Особое влияние на Алексея оказывал боярин Александр Кикин. Известен факт, что царевич в 1706 году самовольно ездил к своей матери в Суздаль. Тетка Наталья Алексеевна тотчас же донесла царю об этом тайном посещении. В начале 1707 года Петр вызвал сына в Галицию, где сам находился, и выразил ему свое негодование по поводу его встречи с матерью.

После полтавской победы Петр I отправил в мае 1709 года своего сына учиться в Германию, повелев ему быть в корпусе князя Меншикова, который отправился в Польшу. 23 октября 1709 года царь писал сыну: «Объявляем вам, что по прибытии к вам господина Меншикова ехать в Дрезден, который вас туда отправит, и коему с вами ехать, прикажет. Между тем приказываем вам, чтобы вы, будучи там, честно жили и прилежали больше учению, а именно языкам (которые уже учишь, немецкий и французский), геометрии и фортификации, также отчасти и политических дел. А когда геометрию и фортификацию окончишь, отпиши нам. За сим управи Бог путь ваш». Пребывание царевича Алексея за границей должно было иметь еще одну цель: женить его на иноземной принцессе.