Уже в начале ноября царский двор вернулся в Москву, лишь царица Наталья Кирилловна вместе с сыном осталась в загородной резиденции — селе Преображенском. Москва была под Милославскими, и Петр появлялся там лишь для участия в обязательных церемониях. Правительство фактически возглавила Софья, опираясь на Василия Голицына и Федора Шакловитого. Интересно, что, как обычно и бывает в России с незаконными правителями — она была далеко не худшей государыней. Вольтер писал о ней: «Правительница имела много ума, сочиняла стихи, писала и говорила хорошо, с прекрасной наружностью соединяла множество талантов; все они были омрачены громадным ее честолюбием». Софья заключила выгодный для России «вечный мир» с Польшей, Нерчинский договор с Китаем, послала в Париж первое русское посольство.
Однако борьба за власть продолжалась, двум правителям в России было тесно. 8 июля 1689 года, во время празднования Казанской иконы Богоматери, случился первый публичный конфликт между подросшим Петром и Софьей. Петр подошел к сестре и сказал, чтобы та не смела идти вместе с мужчинами в крестном ходу. Софья же взяла в руки икону Богородицы и демонстративно пошла. Петр, не зная, что на это ответить, удалился из Москвы.
Но уже меньше чем через месяц произошло событие, которое стало первым шагом к разрешению двоевластия. 7 августа Софья приказала Федору Шакловитому собрать побольше стрельцов в Кремль якобы для сопровождения царской семьи в Донской монастырь на богомолье. Одновременно же по Москве было распространено подметное письмо, в котором говорилось, что Петр собирается прийти из Преображенского в Москву с войском и убить Софью и Ивана. Шакловитый хотел выступить в Преображенское, чтобы всех там перебить, но Петр вместе со сторонниками спрятался за стенами Троицы.
Вслед за ним 8 августа туда же прибыли обе царицы, Наталья и Евдокия, и «потешные» полки с артиллерией.
16 августа Петр потребовал, чтобы от всех полков в Троице-Сергиев монастырь были присланы начальники и по десять человек рядовых. Софья, под страхом смертной казни, это делать запретила, а Петру отправила грамоту, что его приказ в силу технических причин исполнить невозможно.
27 августа Петр уже не через правительство, а лично приказал всем полкам отправляться к Троице. Большая часть полков пошла, и Софья, поняв, что силы неравны, признала свое поражение. Она и сама, вслед за полками, отправилась в Троицу, но в селе Воздвиженском ее встретили посланники Петра с приказом вернуться в Москву. 7 сентября Петр издал указ об исключении Софьи из царского титула.
