Однако, Милославские продолжали настаивать на кандидатуре Ивана Алексеевича – другого сына Алексея Михайловича от первого брака. Их поддержали недовольные своим положением стрельцы. Под угрозой погромов и кровопролития патриарх Иоаким предложил провозгласить Ивана старшим царем, а Петра – младшим и назначить при них регентшей царевну Софью Алексеевну. 25 июня 1682 братья венчались на царство в Успенском соборе московского Кремля.
В молодые годы Петр много времени проводил в селах Воробьеве и Преображенском, где создал свое потешное войско, состоявшее из сверстников по мальчишеским играм. Здесь же располагался созданный Петром Всешутейший, Всепьянейший и Сумасброднейший Собор – пародия на православную церковь. Юный царь не только осваивал инженерную и военную науку, но вместе с друзьями устраивал веселые пирушки и попойки. Петр охотно посещал Немецкую слободу, сблизился со своими будущими сподвижниками Францем Лефортом, Патриком Гордоном и др. Одной из его многочисленных подружек того времени историки называют дочь почтового чиновника Елену Фадемрех.
Обеспокоенная разгульным поведением сына, Наталья Кирилловна решила женить его на боярышне Евдокии Лопухиной. Родилась 30 июня (9 июля) в семье боярина Федора Авраамовича Лопухина, стрелецкого головы, позже окольничьего и стольника царя Алексея Михайловича. Урожденная Прасковья Илларионовна; имя было сменено при бракосочетании. Венчание Петра и Е.Ф.Лопухиной состоялось 27 января 1689 в церкви Преображенского дворца под Москвой. Как заметил историк М.И.Семевский, «…по русским понятиям, женатый человек считался совершеннолетним, и Петр в глазах своего народа получил полное нравственное право избавить себя от опеки сестры».
Между тем, царевна Софья Алексеевна не собиралась упускать власть из своих рук. Ее кознями был организован т.н. Стрелецкий бунт, жестоко подавленный Петром. Соправитель Петра, царь Иван V фактически самоустранился от государственных дел. Начиная с 1689 Петр начал править единолично. Он продолжал проявлять интерес к наукам и заграничному образу жизни. Первым из русских царей Петр совершил длительное путешествие в страны Западной Европы (т.н. Великое посольство, 1697- 1698). По возвращении, он развернул коренные реформы российского государства и общественного уклада.