Алексей Михайлович не оставил после себя взрослого сына, и это обстоятельство вывело из терема царевну Софью и молодую вдову Наталью Кирилловну. Около падчерицы и мачехи сгруппировались их родственники, и возникла борьба, сначала глухая, а потом и открытая.
Эта борьба привела сначала к воцарению Петра мимо старшего брата и торжеству Натальи Кирилловны, а затем к дополнительному избранию Ивана Алексеевича и к регентству царевны Софьи. Наталья Кирилловна вынуждена была покинуть свой московский терем и проживать в подмосковном селе Преображенском. Все это создало для ее сына Петра новую обстановку жизни, не походившую на жизнь терема в котором воспитывались прежние царевичи.
Петр раньше вышел на люди и сам стал видеть людей не с 15, как прежние царевичи, а с 10 лет. Он рано попал в общество, не похожее на то, какое окружало прежних царевичей и в конце концов из него вышел своеобразный человек, непохожий на прежних царевичей. Жизнь с пеленок стала готовить Петра к роли будущего преобразователя. С младенческих лет у Петра должна была развиваться любознательность и интерес к иноземному, к заморскому. Он родился, когда интерес к иноземному стал проявляться в русском обществе особенно сильно, когда и во дворце, и в домах знатных людей начали появляться заморские диковинки, когда русские люди стали учиться иностранным языкам, предаваться иностранным потехам. Это влияние иноземной культуры проникало и в детскую юного Петра.
Когда Петру было 3 года, его окружили «робятками», и он стал играть со своими сверстниками в «воинское дело». В его распоряжении были игрушечные деревянные ружья, пистолеты, барабаны, знамена и другие принадлежности вооружения войск иноземного строя. Руководителем воинских потех был заправский полковник, шотландец Милезиус, человек образованный, говоривший на нескольких языках, ловкий, бывалый. Он должен был удовлетворить любознательность мальчика, мог многое ему сообщить.
Когда Петру исполнилось 5 лет, его стали учить грамоте. Учителем назначен был дьяк Никита Моисеевич Зотов. Учил Зотов Петра не совсем по-старому; правда, как и полагалось, приступили к чтению Часослова, Псалтири, Апостольских Деяний и Евангелия, но тут пришлось все-таки ввести некоторые новые элементы в обучение. Петр был очень живым мальчиком, который минуты не мог усидеть спокойно, не мог покорно твердить «зады» и читать по складам, поэтому Зотов старался его заинтересовать, чем-нибудь удержать при книжке. Заметив, что мальчик начинает скучать за книгой, болтать ногами, Зотов приносил какую-нибудь книгу и показывал царевичу картинки, а то и прямо приносил «потешные фряжские или немецкие листы», то есть гравюры, лубочные картинки, которые тогда продавались у нас в рядах и на которых были изображены или сцены из исторической жизни, или здания, корабли, города и т. п., и все это объяснял Петру. Петр жадно поглощал сообщаемые сведения и требовал все нового и нового. Зотов начал заказывать картины у мастеров царской иконописной палаты, а также брал, из библиотеки «лицевыя летописи и хронографы», показывал их Петру и попутно объяснял русскую историю. Таким образом Петр познакомился с деятельностью Владимира Святого, Ивана Грозного, Алексея Михайловича и других русских царей. Так целая масса разнообразных впечатлений ложилась на восприимчивый ум ребенка, и в его воображении создавался новый мир, который ему хотелось видеть в действительности. Дети вообще никогда не ограничиваются пассивным восприятием, а всегда пытаются воспроизвести прекрасные образы, созданные ими в воображении. Еще в детстве у Петра должно было создаться стремление строить города, здания, брать крепости, плавать по морю и т. п., так как у него был целый рой впечатлений от различных иллюстраций.
Когда Петру исполнилось 10 лет, Зотов был отставлен, а другого учителя ему не дали. Тем временем царица Наталья Кирилловна должна была уехать из Москвы в Преображенское, и воспитание Петра было забыто: он остался и без дела, и без руководителей. Правда, при нем находился дядька князь Борис Голицын, но он, по выражению современников, «весь был налит вином» и не мог, конечно, обращать должного внимания на воспитание Петра. Петр целые дни проводил в любимых своих воинских играх на дворе Преображенского дворца со своими сверстниками. Прежних товарищей Петру оказалось недостаточно, так как вкусы его в этом отношении усовершенствовались, поэтому он начал набирать новых товарищей из детей придворных слуг и разных охочих людей, записавшихся в потешные полки. Так вокруг юного царя собралось пестрое общество, совсем не похожее на аристократическую молодежь, которая окружала прежних московских царевичей. Отношения, установившиеся среди членов этого общества, отличались непринужденностью. Из этих товарищей Петра и составился впоследствии Преображенский полк. С ними Петр обучался военному искусству, предпринимал походы, строил крепости и штурмовал их. Пестрое общество, которым окружал себя Петр, конечно, должно было в известном отношении дурно повлиять на юного царя — здесь надо искать происхождение некоторого свойственного ему цинизма, его грубых привычек, несдержанности, резкости и безобразного разгула. Но с другой стороны, несомненно, что это же общество воспитало в Петре прямой характер, простоту жизни, демократические симпатии к дельным и способным людям без различия званий и стремление возвысить их и приблизить к себе. Впоследствии мы увидим, что придя в совершенный возраст, Петр из этих людей разного звания сформировал заново правительственный класс. В Преображенском, таким образом, подготавливалось окончательное падение политического значения московского боярства. Пять лет продолжались воинские потехи Петра, число его товарищей возросло, и Петр образовал второй потешный полк — Семеновский. По мере того, как Петр вырастал, потехи принимали все более и более грандиозный и серьезный характер и становились настоящими военными экзерцициями.
В 1688 году эти потехи осложнились учебными занятиями Петра, к которым он обратился по собственной инициативе и, кроме того, корабельными потехами. Князь Яков Федорович Долгорукий, отправляясь послом во Францию и разговорившись с Петром, сообщил ему, что у него был важный инструмент, которым можно было брать дистанции, не доходя до назначенного места, то есть определять расстояние. Петр пожелал иметь такой инструмент у себя и поручил князю Долгорукому купить этот инструмент (то есть астролябию) за границей. Долгорукий привез Петру и астролябию, и готовальню, но Петр ничего не мог с ними поделать, а из русских никто не мог объяснить ему их употребление. Тогда Петр поехал в Немецкую слободу и обратился к немцу доктору, но и тот не мог помочь ему, так как успел уже забыть математику, а указал Петру на голландца Тиммермана. Тиммерман объяснил Петру, что без знания математики нельзя пользоваться инструментом. Петр стал просить Тиммермана, чтобы тот научил его математике. И вот «гораздо с охотою» Петр приступил к изучению арифметики, геометрии и фортификации, потому что все дело началось из-за того, чтобы этот инструмент приложить к военным потехам. Учитель попал в затруднительное положение, так как сам был не особенно силен в этих предметах, но Петр оказался таким талантливым учеником, что его достаточно было только натолкнуть на идею, дать только необходимые указания. Сохранились тетради, по которым можно видеть, каково было образование, полученное Петром. В тетрадях нет почти ни одного слова, написанного правильно: Петр писал по 3–4 слова вместе, коверкал их, не дописывал. Но наряду с этим по записям в тетрадях мы можем судить и о способностях Петра; его выкладки, решения задач — вернее, чем решения Тиммермана.
В том же году, когда начались учебные занятия Петра, он нашел в амбаре старый бот, принадлежавший Никите Ивановичу Романову, племяннику патриарха Филарета и двоюродному брату Михаила Федоровича. Тиммерман объяснил царю, что этот бот может ходить на парусах не только по ветру, но и против ветра, и указал ему как на знатока этого дела на своего земляка Христиана Бранта. Брант был корабельный мастер, вызванный Алексеем Михайловичем для постройки флотилии на Каспийском море. Брант починил бот и по приказанию царя пролавировал на нем по реке Яузе. Петр был в восторге и с увлечением принялся за упражнения, но они ему не удавались, так как мешали узкие берега реки. Тогда он приказал перевезти бот на пруд в село Измайлово, но и там его преследовали неудачи. Люди донесли Петру, что есть очень удобное для плавания Переяславское озеро. Петр отпросился у матери на богомолье к Троице, а отправился в Переяславль. Затем он просил разрешить ему завести новую потеху на озере, и царица не могла ему отказать, хотя и боялась, что он утонет. Петр с Брантом уехал в Переяславль и начал постройку кораблей, совершенно перестав жить дома. Наталья Кирилловна, чтобы вернуть сына к себе, чтобы отвлечь его от военной потехи, прибегла к решительному средству: нашла ему невесту. В 1689 году Петр женился, не имея к этому никакой охоты. Но надежды матери не оправдались. После вскрытия рек Петр опять уехал на Переяславское озеро и снова начал постройку судов. Мать сказывалась больной и вызывала его в Москву, молодая жена писала ему нежные письма. Петр приезжал на день-два, а затем опять отправлялся на свое озеро. Любя мать, он делился с ней в письмах впечатлениями от своих успехов. «У нас, матушка, — писал он, — молитвами твоими здорово все».