Алексей Петрович увидел свет 18 февраля 1690 г. Взаимоотношения его родителей, как говорилось выше, были далеки от идеала. Пётр быстро охладел к своей супруге и сторонился ее общества. Детство царевича прошло в Преображенском при дворе матери, интересы и характер которой он и перенял почти полностью. Позже Алексей напишет: «Со младенчества моего несколько жил с мамою и с девками, где ничему иному не обучился кроме избных забав, а больше научился ханжить, к чему я и от натуры склонен».
Чтению и письму царевича стали обучать с шести лет. Через два года, в связи со ссылкой матери в монастырь, воспитание Алексея передается в руки сестры царя Натальи Алексеевны. Сохранившиеся источники не дают возможности реально оценить психологическое воздействие лишения материнской опеки на восьмилетнего подростка. Но, возможно, уже тогда в подсознании наследника престола начал формироваться негативный характер восприятия деяний собственного отца.
В связи с начавшейся Северной войной пришлось отказаться от намерения Петра обучить сына за границей. Было решено пригласить иностранного наставника. Общий надзор за процессом подготовки наследника престола вменялся А. Д. Меншикову. Первый учитель М. Нейгебауэр не сумел найти общего языка со своими нанимателями. Его образовательных инициатив никто не понимал, от некоторых приемов пришлось отказываться из-за их противоречия русским обычаям. В 1703 г. Нейгебауэра сменил барон Генрих Гюйссен. Его программа обучения включала изучение русского и французского языков, математики, географии, литературы, освоение воинского дела (фортификация, артиллерия и др.), фехтования, танцев и других навыков. Однако постоянная занятость нового наставника, регулярно выполнявшего поручения царя за рубежом, и отсутствие склонности к учебе у самого Алексея не дали серьезных результатов в обучении наследника. Ему не удалось продвинуться дальше освоения двух языков и математики. В 1705 г. в связи с отъездом Гюйссена в Европу систематическое обучение прекращается.
По мнению ряда историков, Алексей, равнодушный к идеям своего отца, вырос приверженцем старых традиций. Все свободное время он проводил в Москве или подмосковных дворцах (Преображенском, Коломенском) в окружении представителей старинных боярских родов, оппозиционно настроенных к проводимым Петром преобразованиям.
Первоначально Пётр активно вовлекал Алексея в государственную и военную деятельность. В 1703 г. они наблюдали за штурмом Ниеншанца. Через год мы видим царевича под стенами осажденной Нарвы. В 1707 г. ему поручают организацию заготовки снаряжения и провианта в Смоленске, участвовал он и в обеспечении обороны столицы от шведского короля. Не имея профессиональных навыков и опыта организационной деятельности, царевич все-таки сумел проявить определенное усердие в выполнении поручений.
