Родился царевич 18 (28 по н.с.) февраля 1690 года в селе Преображенском. Появление на свет сына Петр I встретил с радостью, хотя его отношения с женой, царицей Евдокией Федоровной, были к этому времени уже не безоблачными.
О детских годах царевича известно не так уж много. Его воспитанием занимались мать и бабушка, царица Наталья Кирилловна. У самого Петра для сына времени практически не оставалось. В первые годы жизни царевича его отца больше интересовали воинские забавы в Преображенском, затем строительство флота, обустройство державы и военные походы на юг, чтобы отвоевать Азов.
В 1698 году мать царевича была пострижена в монахини, а мальчика забрала на воспитание сестра Петра, царевна Наталья. Но уже через год Петр решил серьезно заняться обучением и воспитанием сына, поручив Алексея заботам немца Нейгебауера. Видимо, деятельность воспитателя, на которого царю жаловались Меншиков и приближенные Алексея, Петра не удовлетворяла. В начале 1703 года царевичу подобрали нового воспитателя, барона Гюйссена.
По свидетельству Гюйссена, царевич был доброжелателен, способен и прилежен в учебе. В это время Петр стараться приблизить сына к себе, брал его в поездки в Архангельск, в военные походы к Ниеншанцу и Нарве. Видимо, душевности в отношении к сыну Петру все же не хватало, а военные заботы отца особого отклика у Алексея не находили.
В 1705 году, когда царевичу исполнилось 15 лет, он вообще остался без опытных наставников. Его окружение составляли Нарышкины, Колычевы и духовные лица, многие из которых открыто выражали неудовольствие политикой царя. Рядом с царевичем появились и иностранцы, но отнюдь не из числа ближайших соратников Петра. Именно в этот период Алексей, которому постоянно напоминали о трагической судьбе матери и сетовали на попрание исконных русских порядков, стал все больше отдаляться от отца.
Петр же, видевший в сыне преемника своих трудов, старался ввести его в курс государственных задач Российской Империи, стал давать ему различные задания, которые особого отклика в душе Алексея не находили. Судьбу сына, в том числе и женитьбу, царь стремился решать сам, не особо считаясь с мнением наследника престола.
В 1710 году Петр отправил сына за границу. Главной целью поездки стало не обучение наукам и подготовка к государственной деятельности, а женитьба. И в этот раз мнение сына царь учитывать не стал, так как невеста была уже выбрана, а предварительные условия брака согласованы.
Вырвавшись из России, Алексей с головой ушел в беззаботную жизнь польского двора, благо, нашелся компаньон и наставник — польский принц. Но Петр быстро прекратил эту вольготную жизнь, ускорив заключение брака сына с принцессой Шарлоттой Брауншвейг-Вольфенбюттельской, который состоялся в октябре 1711 года.
Долго находиться в обществе молодой жены царь Алексею не дал. Из Вольфенбюттеля он отправил его сначала в Померанию, где шли боевые действия, затем последовали новые поручения, в большинстве своем связанные с продолжавшейся Северной войной. Даже в Россию Шарлотте пришлось ехать одной, супруг в это время контролировал строительство кораблей на Ладоге. Естественно, что такое отношение отца Алексей воспринимал болезненно.
Семейная жизнь у Алексея не складывалась, хотя в 1714 году у его супруги родилась дочь, которую нарекли в честь прабабушки Натальей, а в следующем году — сын, названный в честь деда Петром. Вскоре после рождения сына Шарлотта скончалась. Кронпринцессу (этот титул дал Шарлотте Петр по приезде её в Россию) погребли в Петропавловском соборе Санкт-Петербурга.
После рождения сына и смерти жены отношения у Алексея с отцом окончательно обострились. Во многом это связано с тем, что царица Екатерина, ставшая к этому времени законной супругой Петра I, родила сына, которому царь склонялся передать престол в обход старшего сына. Не в последнюю очередь это связано с тем, что Петр не видел в старшем сыне человека, способного продолжить его дело. Естественно, что определенную роль сыграла и Екатерина, которой хотелось видеть на престоле своего сына.
Алексей не решился противостоять отцу в России и под воздействием окружения, склонявшего его к решительным действиям, бежал в 1717 году в Вену, откуда был переправлен австрийцами в Неаполь. Возможно, Петр простил бы сыну самовольный отъезд за границу и даже возможные переговоры о помощи для захвата власти в России после смерти царя. Похоже, что насильственно свергать отца Алексей не собирался, но его надежды не были лишены почвы. Петр в это время серьезно болел, а на военную помощь от европейских монархов вполне можно было рассчитывать.
Русская разведка и в те времена работала неплохо, вскоре место пребывания сына стало известно Петру. К Алексею был отправлен посланник царя, передавший ему письмо от Петра, в котором мятежному царевичу обещалось прощение вины в случае возвращения в Россию:
Буде же побоишься меня, то я тебя обнадеживаю и обещаюсь Богом и судом его, что никакого наказания тебе не будет, но лучшую любовь покажу тебе, ежели воли моей послушаешь и возвратишься. Буде же сего не учинишь, то, … яко государь твой, за изменника объявляю и не оставлю всех способов тебе, яко изменнику и ругателю отцову, учинить.
Алексей вернуться отказался, тогда Петр продемонстрировал, что слов на ветер не бросает, а обещание не оставлять «всех способов» — не пустой звук. Путем подкупа и сложных политических интриг Алексея заставили вернуться в Россию. Петр лишил сына права на престолонаследие, но пообещал прощение в случае признания вины и выдачи всех участников заговора:
Понеже вчерась прощение получил на том, дабы все обстоятельства донести своего побегу и прочего тому подобного; а ежели что утаено будет, то лишён будешь живота.
Трудно сказать, как бы поступил Петр в случае подробного раскрытия сыном всех обстоятельств побега. Велика вероятность, что Алексея в этом случае отправили бы в монастырь. Но свою вину царевич попытался значительно уменьшить, во всем обвиняя приближенных. Это было с его стороны ошибкой.
О непредвзятости следствия теперь судить трудно, но оно доказало, что Алексей скрыл ведение переговоров о привлечении к захвату власти австрийской армии и свое намерение возглавить возможный мятеж русских войск. Все это он подтвердил, хотя, если верить материалам следствия, на том этапе пытки к нему не применялись. Кстати, информация о том, что он вел переговоры о военной помощи и со
Но и того, что было доказано и подтверждено самим царевичем, хватило, чтобы осудить его на смерть как изменника в соответствии с действовавшими тогда в России законами. Официально было объявлено, что Алексей умер 26 июня 1718 года от удара (сердечного приступа) в Петропавловской крепости, полностью раскаявшись в содеянном.
Однако имеются документально подтвержденные сведения, что уже после вынесения приговора Алексея пытали, стремясь получить дополнительную информацию о вовлеченных в заговор. Возможно, царевич скончался, не выдержав пытки. Не исключено, что он был тайно убит тюремщиками по указанию царя.
Похоронили царевича Алексея в Петропавловском соборе, где за несколько лет до этого упокоилась его супруга.
Судьба оказалась безжалостной и к детям царевича. Наталья прожила всего 14 лет и умерла в 1728 году. Сын Алексея, Петр, 6 (17) мая 1727 года взошел на престол после смерти Екатерины I, став императором всероссийским. Но его правление продолжалось меньше трех лет, 19 (30) января 1730 года император Петр II скончался. После его смерти мужской род Романовых прервался.