После смерти бездетного Фёдора Алексеевича, его братья — слабый физически 16-летний Иван и 10-летний Петр (будущий Петр I) — Патриархом Иоакимом и боярами были оба провозглашены царями. Бояре Милославские во главе с Софьей (полнородной сестрой Ивана, но лишь единокровной сестрой Петра по отцу) решили оспорить царское двоевластие. В мае 1682 г. им удалось инспирировать Стрелецкий бунт. Стрельцы — «служилые люди по прибору» — были значительное время одной из главных военных сил государства. В конце XVII в. положение их ухудшилось, постоянно находились поводы для недовольства условиями службы, настоящие бунты солдатской массы.
Петр видел, как бородатые стрельцы громили сторонников его родственников — Нарышкиных. Не раз потом в подмосковном Преображенском, куда была вынуждена уехать его мать, Петр вспоминал эти события.
Софья пришла к власти, опираясь на своего фаворита Василия Голицына и стрельцов. 15 сентября 1682 стала регентшей при малолетних братьях Иване и Петре. В 1682 году восставшие стрельцы хозяйничали по всей Москве и даже захватили Кремль. Софья же своими умелыми действиями, почти не пролив крови, пресекла его (в то время как Пётр I значительно менее масштабный бунт 1698 года жёстко подавил) . Бунтовщики, стараясь придать религиозную окраску своему выступлению, решили привлечь старообрядческого апологета священника Никиту из г. Суздаля, выдвинув его на духовный диспут с патриархом. Царица перенесла «прения о вере» во дворец, в Грановитую палату, изолировав тем о. Никиту от толпы народа. Не имея достаточной аргументации на доводы суздальского иерея, патриарх Иоаким прервал диспут, объявив своего противника «пустосвятом» . Позже священник будет казнён. А царица продолжила борьбу с «расколом» теперь и на законодательном уровне, приняв в 1685 г. знаменитые «12 статей» , на основании которых были казнены тысячи человек, повинных в староверии.
При Софье был заключен выгодный для России «Вечный мир» с Польшей, невыгодный Нерчинский договор с Китаем (первый русско-китайский договор, действовал до 1858 года) . В 1687 и 1689 под руководством Василия Голицына были предприняты походы против крымских татар, но они не принесли большой выгоды, хотя и укрепили авторитет России в глазах союзников. В 1687 была образована Эллино-греческая академия — первое светское высшее учебное заведение России, впоследствии (1755) из неё образовался Императорский Московский университет. 21 июля 1687 в Париж прибыло первое русское посольство.
Пока была низложена являлась фактической правительницей России.