Обострение конфликта с отцом в 1715–1716 гг., вызванное решением Петра I отстранить Алексея от наследования трона, склоняет его к желанию бежать из-под надзора «жестокосердного» родителя. Приняв для видимости предложение государя приехать в Копенгаген, царевич вместе со своей любовницей Ефросиньей покидает пределы России и направляется в Вену. По совету своего приближенного Кикина Алексей решил просить убежища у австрийского императора Карла VI. В Австрии ему предоставляют укрытие в горной крепости в Тироле.
Далее события разворачиваются в традициях шпионского романа: агентурная работа, внедрение, похищение, вывоз перебежчика. Не дождавшись приезда сына, Пётр отдает распоряжение организовать розыск. Несколько месяцев агенты русского царя вели поиск исчезнувшего Алексея. Они опрашивали владельцев постоялых дворов, подкупали австрийских вельмож, использовали шантаж и запугивание. В марте 1717 г. гвардии капитану А. И. Румянцеву удалось установить местопребывание царевича.
Пётр мгновенно осознал опасность, грозившую разрушить сложившийся баланс сил в противостоянии России и ее оппонентов. Алексея легко могли использовать в дипломатических интригах, особенно в связи с ухудшением отношений с Веной из-за Мекленбурга. Официальный запрос австрийскому двору спровоцировал новый переезд беглеца. Постоянное наблюдение за замком в Тироле позволило агентам Румянцева зафиксировать перемещение Алексея в Неаполь.
Для дальнейшей дипломатической игры Пётр отправляет ко двору цесаря опытнейшего эмиссара П. А. Толстого. После нескольких аудиенций в Вене посланник сумел добиться официального признания факта пребывания беглеца в землях Священной Римской империи. В августе Толстой получает разрешение выехать в Неаполь. После долгих переговоров, в ходе которых были пущены в дело угрозы, лесть, шантаж, подкуп, ложные обещания, будущий начальник Тайной канцелярии сумел склонить Алексея к согласию вернуться в Россию. Дипломат смог заручиться поддержкой нескольких человек из окружения царевича, включая его подругу Ефросинью. Сыграл свою роль и пущенный им слух, что сам царь намерен с войсками явиться в Неаполь для ареста сына.
Современные исследования показали, что не только венский двор проявлял интерес к царевичу как возможному претенденту на трон в России, подвергшему бы ревизии активную внешнюю политику Петра. Находившаяся на грани катастрофы Швеция готова была ухватиться за любую соломинку. Авторитетный русист П. Бушкович пишет: «В этот отчаянный момент, в августе 1717 года, французский офицер по имени Дюре вступил в контакт со шведским эмиссаром в Голландии Георгом Хайнрихом, бароном Герцем, являвшимся фактически премьер-министром Карла XII. Офицер доставил письмо на русском языке от царевича за собственноручной подписью последнего, в котором Алексей просил защиты у Швеции. Барон Герц сразу ухватился за этот шанс». Но шведы опоздали. Когда эмиссар Герца, имевший самые широкие полномочия, выехал на встречу с царевичем, последнего уже везли в Россию.
