Пётр родился в ночь на 31 мая (9 июня) 1672 года (в 7180 году по принятому тогда летоисчислению «от сотворения мира»). Точное место рождения Петра неизвестно; некоторые историки указывали местом рожденияТеремной дворец Кремля[2], а согласно народным сказаниям Пётр родился в селе Коломенское, указывалось также и Измайлово[3][4].
Пётр I. Парсуна XVII века
Отец — царь Алексей Михайлович — имел многочисленное потомство: Пётр I был 14-м ребёнком, но первым от второй жены, царицы Натальи Нарышкиной. 29 июня в день св. апостолов Петра и Павла царевич был крещён в Чудовом монастыре (по другим данным в храме Григория Неокесарийского, в Дербицах),протопопом Андреем Савиновым и наречён Петром.
Побыв год с царицей, он был отдан на воспитание нянькам. На 4-м году жизни Петра, в 1676 году, умер царь Алексей Михайлович. Опекуном царевича стал его сводный брат, крёстный отец и новый царь Фёдор Алексеевич. Пётр получил слабое образование, и до конца жизни писал с ошибками, используя бедный словарный запас[5][6]. Это было обусловлено тем, что тогдашний патриарх московский, Иоаким, в рамках борьбы с «латинизацией» и «иноземным влиянием» отстранил от царского двора учеников Симеона Полоцкого, который обучал старших братьев Петра, и настоял на том, чтобы обучением Петра занимались хуже образованные дьяки Н. М. Зотов и А. Нестеров[5]. Кроме этого Пётр не имел возможности получить образование у выпускника университета или у учителя средней школы, так как ни университетов, ни средних школ во времена детства Петра в Московском государстве ещё не существовало, а среди сословий русского общества лишь дьяки, подьячие и высшее духовенство были обучены грамоте[7]. Дьяки обучали Петра грамоте с 1676 по 1680 годы. Недостатки базового образования Пётр смог впоследствии скомпенсировать богатыми практическими занятиями[8].
Смерть царя Алексея Михайловича и воцарение его старшего сына Фёдора (от царицы Марии Ильиничны, в девичестве Милославской) отодвинули царицу Наталью Кирилловну и её родню, Нарышкиных, на задний план. Царица Наталья вынуждена была отправиться в село Преображенское подМосквой.