Десяти лет от роду царевич был вырван судьбою из своего уединения: его посадили на престол; а вслед за тем восприимчивый отрок был свидетелем кровавых сцен, убийства дяди и Матвеева, унижения матери и всех ее родных, наконец, должен был по воле подученной стрелецкой толпы разделить с полоумным братом венец, возложенный на него выбором всей русской земли: правление перешло в руки сестры, не терпевшей его матери. В эти ужасные минуты молодой Петр показал необыкновенную для его лет твердость и бесстрашие. Но эти минуты оказали печальное влияние на его характер: они, без сомнения, положили в эту гениальную, гигантскую натуру зародыш жестокости, свирепости.
Во время правления Софии Петр продолжал проживать с матерью в Преображенском селе. Его воспитание было совершенно заброшено. Учителя, Никиту Моисеевича Зотова, от него удалили: другого ему не дали; он проводил время в потехах, окруженный ровесниками без всяких дельных занятий: такая жизнь, конечно, испортила бы и изуродовала всякую другую натуру, менее даровитую. На Петра она положила только тот отпечаток, что он, как сам после сознавался, не получил в отроческих летах тех сведений, которые необходимы для прочного образования. Через это небрежение Петру приходилось учиться многому уже в зрелом возрасте. Сверх того, проведенное таким образом отрочество лишило его той выдержки характера в обращении с людьми, которая составляет признак образованного человека. Петр с отроческих лет усвоил грубые привычки окружавшего его общества, крайнюю несдержанность, безобразный разгул.
Однако необыкновенно даровитая натура не могла измельчать в том отсутствии всяких умственных интересов, на которое она была осуждена; собственною силою пробила она себе выход. Петра ничему не учили, но не могли убить в нем врожденной любознательности. Впоследствии Петр сам сообщал о тех случаях, которые направили его на избранную дорогу. Будучи четырнадцати лет от роду, он услыхал от князя Якова Долгорукого, что у последнего был такой инструмент, «которым можно брать дистанции или расстояния, не доходя до того места». Молодой царь пожелал видеть инструмент, но Долгорукий ответил, что он украден. Царь поручил купить себе такой инструмент во Франции, куда Долгорукий ехал послом. В 1688 году Долгорукий привез из Франции астролябию и готовальню с математическими инструментами. Вокруг царя не было ни одного человека, кто бы имел понятие, что это такое. Царь обратился к немцу доктору, но и тот не умел владеть инструментами, а отыскал голландца Франца Тиммермана, который объяснил царю значение привезенных вещей. Царь приблизил к себе Тиммермана и начал учиться у него арифметике, геометрии и фортификации. Учитель был небольшой знаток своего дела, но ему достаточно было сделать Петру указания: талантливый ученик сам до всего добирался. До какой степени предшествовавшее воспитание Петра было запущено, показывает то, что, учась на шестнадцатом году четырем правилам арифметики, он не умел правильно написать ни одной строки и даже не знал, как отделить одно слово от другого, а писал три-четыре слова вместе, с беспрестанными описками и недописками.
Спустя несколько времени, Петр в селе Измайлове, на Льняном дворе, гуляя по амбарам, рассматривал старые вещи, принадлежавшие двоюродному брату царя Михаила Федоровича, Никите Ивановичу Романову, отличавшемуся в свое время замечательною любознательностью. Здесь он увидел иностранное судно и спросил о нем Франца Тиммермана. Тот мог сказать ему только то, что это английский бот, который употребляется при кораблях и имеет то преимущество перед русскими судами, что ходит на парусах не только за ветром, но и против ветра. Петр спросил: есть ли такой человек, который бы починил и показал ему ход судна? Тиммерман сказал, что есть такой человек, и нашел Петру голландца Христиана Бранта (Карштен Бранта, как называет его Петр). Царь Алексей Михайлович задумал построить корабль и спустить в Астрахани; для этого призваны были из Голландии мастера. Построенный и спущенный в Астрахани корабль был уничтожен Стенькою Разиным. Мастеровые рассеялись, а один из них – корабельный плотник, этот самый Карштен Брант, проживал в Москве и кормился столярною работою.