Близкое знакомство с немцами и страсть к иноземным диковинкам привела Петра ко вторичной выучке, незнакомой прежним царевичам. Князь Долгоруков привел к царю голландца Тиммермана. Под его руководством Петр «гораздо с охотою» принялся учиться арифметике, геометрии, артиллерии и фортификации, овладел астролябией, изучил строение крепостей, научился вычислению траектории полета пушечного ядра. С этим же Тиммерманом, осматривая в селе Измайлове амбары деда Никиты Ивановича Романова, Петр нашел завалявшийся английский бот. По его настоянию другой голландец Христиан Брант починил бот, приделал мачту и паруса и в присутствии Петра лавировал на реке Яузе. Петр дивился такому искусству и сам несколько раз вместе с Брантом повторял опыт. Из-за тесноты берегов упражнения перенесли в Просяной пруд в селе Измайлово, но и там плаванье оказалось затруднительно. Тогда Петр узнал, что озеро под Переславлем (с XVI века Переславль) подходит для его целей. Петр отпросился у матери на богомолье к Троице, съездил в Переславль и осмотрел озеро, которое ему очень понравилось. По возвращении в Москву он упросил мать отпустить его снова на Переславль, чтобы там заводить суда. Царица не могла отказать горячо любимому сыну, хотя сильно была против таких затей из боязни за его жизнь. Петр, вместе-с Брантом, заложил верфь при устье реки Трубеж, впадающей в Переславское озеро, и так положил начало своему кораблестроению.
Софья и ее сторонники старались представить эти потехи молодого царя сумасбродными дурачествами. Сама мать Наталья Кирилловна не видела в них ничего, кроме забавы пылкого юноши, и думала остепенить сына женитьбою: она нашла ему невесту, молодую и красивую девушку Евдокию Лопухину. Свадьба состоялась 27 января 1689 г. Петр не имел никакого сердечного влечения к своей супруге и женился лишь из угождения к матери. Вскоре после свадьбы, как только начали вскрываться реки, он ускакал в Переславль и там занялся постройкой судов. Летом, после настоятельных просьб матери, Петр с неудовольствием вернулся в Преображенское, а вскоре развернулись события, которые надолго отвлекли его от любимых затей.
В ночь с 7 на 8 августа Петра разбудили перебежчики из Кремля, которые предупредили его, что царевна Софья собрала войска, чтобы напасть и убить его в Преображенском. Не думая даже проверять достоверность этих сведений, Петр соскочил с постели, бросился в конюшню, неодетым вскочил на лошадь и ускакал в соседний лес. Конюхи догнали его, принесли одежду.
Затем подоспело несколько начальников и солдат. Как только Петр увидел себя окруженным достаточным эскортом, он, не дав знать матери, жене и Друзьям, помчался во весь опор к Троице. Около шести утра, разбитый телом и истомленный душой, он добрался до монастыря. Рассказывают, что, войдя в комнату, царь бросился на постель и, заливаясь слезами, рассказал о своей беде архимандриту и умолял его о защите.
Архимандриту удалось успокоить Петра. В тот же день в Троицу подоспели Борис Голицын, Бутурлин и другие начальники Преображенского лагеря.
Подошли Семеновский, Преображенский и стрелецкий Сухаревский полки.
Между Москвой и Троицей завязались переговоры, продолжавшиеся более месяца. Тем временем стрелецкие слободы в Москве пустели, а прилив солдат и всех видов оружия в Троицу постоянно увеличивался. Даже у самых преданных к царевне обнаружились признаки упадка духа. Не сумев поднять стрельцов в августе, Софья должна была теперь уступать шаг за шагом настояниям своего брата. В конце концов ей пришлось отречься от власти и удалиться в Новодевичий монастырь.
Получив власть, Петр не сразу взял управление в свои руки. Некоторое время продолжались еще его шумные потехи, буйные пиры и строительство кораблей. Наконец в 1695 г. усилия царя обратились действительно к важному предприятию: был объявлен поход на турецкую крепость в устье Дона — город Азов. Русских войск было всего 31 тысяча человек и командовали ими три генерала — Лефорт, Головин и Гордон. Взять Азов было нелегко, хотя в нем тогда кроме жителей было не более 8000 неприятельского гарнизона, но город был обведен крепким валом и рвом, а также двумя каменными стенами. Петр, в звании бомбардира, сам заряжал пушки и стрелял из них бомбами. 5 августа предприняли генеральный штурм крепости, но турки отбили его. В сентябре русские приготовились к новому штурму, а между тем начали вести подкопы, но делали это так неискусно, что, когда последовал взрыв, то побито было много своих. Возобновлены были опять попытки к штурму, которые окончились так же безрезультатно. Наконец, 27 сентября решено было оставить осаду.