Еще наследник престола Алексей Алексеевич предложил царю, чтобы монах Симеон Полоцкий взял на себя образование Софьи. Симеон Полоцкий, собственно Самуил Емельянович Петровский-Ситнианович, родился в 1629 году. Он умер в 1680 году — до того, как Софья стал регентом. Происходил он из Белоруссии, был ученым, поэтом и писателем. Он учился в Киево-Могилянской коллегии. В 1656 году Симеон постригся в монахи и в 1664 году переехал в Москву. Здесь он получил должность учителя в Заиконо-Спасском монастыре. Одновременно он был домашним учителем царских детей: Алексея, Федора и Софьи. В Москве он приобрел прочное положение в качестве придворного поэта. Его оды прославляли царя и его семью. Царь Алексей считал его освободителем западных земель Русского государства от католической Польши.
Хотя влияние Полоцкого на воспитание Софьи было опосредованным, оно, тем не менее, имело продолжительное действие. Полоцкий вошел в жизнь Софьи, когда царь Алексей вернулся из похода на Польшу и был усиленно занят европейскими идеями. Монах демонстрировал Софье свои религиозные познания, учил ее языкам, обучал различным наукам и политике. У Софьи отсутствовали возможности для критического сравнения различных взглядов, и поэтому она разделяла точку зрения Симеона, например, что мир с Польшей был необходим для того, чтобы защититься от шведов и получить выход к Балтийскому морю. Свою историческую картину она углубляла лекциями по английской истории, которые читал ей Коллинз, английский врач ее отца. Она осуждала Тридцатилетнюю войну, потому что вооруженный конфликт между светской и духовной властью казался ей непонятным. Она рассматривала реформацию чисто теоретически, с заинтересованным пониманием. В итоге наставлений в Софье зрела поддерживавшаяся тогда при царском дворе, а в дальнейшем все более смелая идея о том, что Россия должна была открываться Западу и таким образом решать проблемы, которые в московской замкнутости были нереализуемы. В качестве зримого доказательства своей открытости миру Софья изучала польский язык и одевалась по польской моде. Тем не менее нельзя переоценивать такого рода юношески восторженные тенденции еще незрелой Софьи.
Царевичам давали серьезное образование. Но то, что в это образование и воспитание была напрямую включена и дочь царя — Софья, выходило за обычные для царских дочерей границы. Между своим десятилетием и 1682 годом, когда она стала регентшей, девочка в одиночку прошла несколько ступеней развития. Испытывая непреодолимую жажду знаний, Софья внимательно следила за развитием Русского государства и, будучи свидетелем политических разговоров при царском дворе, скромно оставалась на заднем плане. Учителя и политика отца постепенно приобщили ее к проблеме отношений с Польшей и Швецией, повысили ее знания о реформах, которые проводил царь Алексей Михайлович. Софья только частично понимала большие и сложные политические проблемы. До сих пор она никогда не покидала Москвы. Прилежное изучение произведений Цезаря, польских и французских поэтов или существовавших тогда географических карт дало ей абстрактное знание, в котором отсутствовал практический опыт русской жизни.
В 1670 году в жизни Софьи наступила перемена. Ей было тринадцать лет, когда умер ее старший брат, наследник престола Алексей-младший. Его задачи взял на себя брат Федор. Софья любила болезненного и мягкого Федора, как и она сама, любившего книги. Она по мере сил поддерживала и заботилась о нем, даже в полностью изменившихся условиях при царском дворе. В 1669 году умерла первая жена Алексея Михайловича Мария Милославская. В 1671 году Алексей взял в жены Наталью Нарышкину. Софья, Федор и маленький брат Иван (ему тогда было четыре года и он уже считался слабоумным) получили мачеху, которая всего на шесть лет была старше Софьи.
В результате при дворе начались столкновения и распри между Милославскими и Нарышкиными. Софья с растущим интересом следила за беспрерывными ссорами. Разумеется, она сражалась за Милославских, однако была достаточно умна, чтобы говорить о том, что у нее на душе. Разумным выразителем мнения Нарышкиных был воспитатель Натальи Кирилловны Артамон Матвеев.
30 мая 1672 года Наталья Нарышкина произвела на свет мальчика, которого окрестили Петром Алексеевичем. В противоположность наследнику престола Федору и сводному брату Ивану Петр отличался крепким здоровьем. Нарышкины считали свои права на престол обеспеченным. Но был еще жив царь Алексей Михайлович, и возможны были многократные повороты судьбы. Обе партии вновь успокоились, позволили крепкому Петру расти, а времени работать на себя.
