Расправа с родней второй жены Алексея Михайловича освободила место в Кремле для правительницы Софьи, третьей дочери от первого брака Алексея с Милославской. Семь лет правления Софьи - время мужания Петра. Обучение царевича грамоте началось очень рано - азбука, склады, чтение «Псалтыря», «Евангелия», каллиграфия. Затем, по старомосковским порядкам, полагалось перейти на вторую ступень - в руки киевских ученых монахов. Они учили грамматике, пиитике, риторике, диалектике и польскому языку. Старшие братья и сестры Петра проходили этот курс. Будущий император схоластических знаний не приобрел. Правительница Софья его образованием не интересовалась, а царица Наталья опасалась киевских ученых и их московских учеников, которые пользовались покровительством правительницы.
Приезжая в Кремль только по случаю официальных церемоний, на которых требовалось присутствие царя Петра, Наталья с сыном жили в подмосковных селах - Преображенском, Коломенском. Петр остался без традиционного образования: почерк его был, как говорит исследователь, «более чем безобразным», грамматикой и орфографией он полностью пренебрег. Но те знания, которые были ему нужны, он приобретал быстро и основательно. Предоставленный самому себе, Петр делал только то, что хотел, то, что ему нравилось. Два рода занятий увлекали его: война и техника. Все оказалось неразрывно связано. Военные игры, которые Петр организует с «потешными ребятками», становятся все серьезнее. Место деревянных пушек занимают настоящие. Появление огнестрельного оружия в играх пробуждает у царя интерес к ремеслам: столярному, плотницкому, к токарному делу. Дворцовые записи, регистрировавшие расходы на царскую семью, содержат записи о предметах, закупаемых для юного царя: сначала детское оружие, затем настоящее, а также - «верстак столярный», «кузнечная снасть» и т.п. С 1686 г. - Петру 14 лет - книги отмечают завоз в Преображенское большого количества строительного материала - возле села строится по желанию Петра «потешный городок», крепость, названная Прессбург.
Строительство фортификаций, появление артиллерии вынуждают мальчика заняться черчением, измерениями, арифметикой. Со времен Алексея Михайловича, когда появлялась при дворе необходимость в специалистах, обращались в Немецкую слободу. Голландец Франц Тиммерман объяснил Петру, как надо обращаться с астролябией, а также обучал его «математике, фортификации, токарному мастерству и огням артифициальным». Одним из результатов обучения было использование латинских терминов для обозначения, например, арифметических действий: не сложение, а - аддиция, не вычитание, а - субстракция. В селе Измайловском, «русском Вифлееме», по выражению Сумарокова, среди старых вещей, принадлежавших царю Алексею, мальчик нашел иностранное судно. Как объяснил Тиммерман, это был английский бот, который может ходить под парусами и по ветру и против ветра. Был найден другой голландец - Христиан Брандт (Петр называет его Карштен Брант), починивший бот и научивший царя плавать на нем. Море, мореплавание стали главной жизненной страстью Петра. Его отец, Алексей, начал думать о необходимости флота. В Астрахани был построен первый корабль - «Орел». Его сожгли казаки Разина. И царь Алексей затею оставил. Его сын воевал всю жизнь, чтобы дать России море и флот.
На отремонтированном ботике можно было плавать по реке Яузе, хотя и не очень хорошо - река узкая. Но на другом берегу находилась Немецкая слобода. От Преображенского до нее было две версты, а через реку - еще ближе. С Яузы Петр переселился на Переяславское озеро (возле Троицкого монастыря), где можно было не только плавать, но и начать строительство кораблей.
Петр рос, его игры становились все более серьезными: из «потешных ребяток» сложилось два полка - Преображенский и Семеновский, ядро будущей новой регулярной армии: все более сильным становилось увлечение иностранцами, которые помогали создавать военную силу и открывали юному царю новый мир. Полная свобода, отсутствие сдерживающих традиций и родительского надзора отучили Петра переносить какие-либо стеснения, отказывать себе в исполнении каких бы то ни было желаний.
