Судьба появившегося на свет в феврале 1728 года внука Петра Великого началась трагично: его мать, российская цесаревна Анна Петровна, умерла после родов. Отец мальчика герцог Карл Фридрих был племянником шведского короля Карла XII, и его сын в принципе мог претендовать и на русский, и на шведский престолы. Но высокое родство не принесло выгод. В тени баталий Северной войны и без того малое герцогство Гольштейн-Готторпское понесло невосполнимые потери: отец Карла Фридриха сражался в рядах шведской армии и пал в бою; победители-датчане отобрали область Шлезвиг с родовым замком в Готторпе. Самостоятельно вернуть утраченное герцог не рассчитывал и надеялся только на могучего союзника-покровителя. Женившись в 1725 году на дочери Петра I, Карл Фридрих рассчитывал на помощь России. Однако тёща-императрица Екатерина I воевать с объединённым датско-английским флотом не решилась. А смерть жены и воцарение Анны Иоанновны сделали сюжет неактуальным — императрица не любила свояченицу герцога Елизавету, а его самого и его сына-«чёртушку» и подавно. Карл Фридрих мог только мечтать о реванше и завещал эту мечту сыну.
Однако юный наследник, названный в честь славных дедов Карлом Петером Ульрихом, оставшийся в 1739 году круглым сиротой, едва ли мог её осуществить. Но тут его русская тётка в результате дворцового переворота стала императрицей. Детей (по крайней мере законных) у Елизаветы не было, и необходимость утверждения на троне потомков Петра I оставляла ей единственный вариант. В декабре 1741 года в Голштинию прибыло секретное посольство, и двоюродный дядя юного герцога Адольф Фридрих охотно отправил мальчика в далёкую Россию. Елизавета Петровна встретила племянника радушно, обещала быть ему второй матерью, хотя и была удивлена видом бледного и худого наследника и его скудным образованием — за исключением французского языка.
Но выбирать не приходилось. Двор торжественно отметил четырнадцатилетие «его королевского высочества владетельного герцога Шлезвиг-Голштинского», а затем он отбыл на коронацию тётки в Москву. Вскоре мальчик уже был подполковником гвардейского Преображенского полка и полковником кирасирского. В это время Карл Петер Ульрих был избран наследником шведского престола — преемником слабого и ограниченного сословиями в правах короля Фридриха Гессенского (затеявшего тем не менее войну с Россией). Но Елизавета успела раньше: после принятия православия манифестом от 7 ноября 1742 года её племянник был объявлен наследником престола с титулом его императорского высочества и указанием поминать его на богослужении как «внука Петра Первого, благоверного государя великого князя Петра Фёдоровича». Штелин отметил, что на церемонии императрица «показывала принцу, как и когда должно креститься, и управляла всем торжеством с величайшею набожностью. Она несколько раз целовала принца, проливала слёзы, и с нею вместе все придворные кавалеры и дамы, присутствовавшие при торжестве». Проигравшим войну шведам пришлось в 1743 году довольствоваться избранием на престол голштинского дяди Петра, что Россию вполне устраивало. При заключении в августе мирного договора юный великий князь подписал отречение от шведского трона.
Следовало позаботиться о должном образовании будущего государя. Вопреки расхожим утверждениям, он не был совершенным невеждой. Отчёты воспитателей принца за 1739—1741 годы из голштинского архива показывают, что Карл Петер Ульрих владел французским и латынью, изучал арифметику, римское право, фехтование и верховую езду; прочёл Библию с комментариями и имел представление об истории и географии соседних стран. Другое дело, что преподаватели были скучны и суровы, а наказания — часты и жестоки: заточение в капелле на хлебе и воде, хождение в «позорном колпаке», запрет на игрушки, стояние в углу на коленях на горохе, порка розгами под звуки флейты и барабана. Неудивительно, что мальчишка учился из рук вон плохо и на всю оставшуюся жизнь сохранил отвращение к школьному занудству.
Елизавета избрала ему в наставники российского академика и ординарного профессора поэзии и элоквенции (красноречия) Якова Штелина, который предложил свою систему: учить высокопоставленного школяра незаметно и с наименьшими с его стороны усилиями. К примеру, Штелин читал подопечному новости из газет о происшествиях в европейских государствах, а затем показывал их на карте, знакомил его с иностранными «ходячими монетами» и курсом обмена.
