Обстоятельства смерти царевича неизвестны и вряд ли когда-либо в точности будут выяснены. Считается, что слабый организм Алексея не вынес пыток, которые и стали причиной его смерти. Среди современников носилось множество слухов о смерти царевича, в том числе и совершенно нелепых. Австрийский посол Плейер доносил, что царевич, слушая приговор, пришел в такой ужас, что с ним сделался удар, от которого он скончался. Голландский резидент Яков де Би извещал правительство, «что кронпринц умер в четверг вечером от растворения жил». Позднейшие писатели, не являвшиеся современниками, утверждали, что царевич был отравлен, что ему сам царь отрубил голову. Самой распространенной версией гибели царевича была та, что содержалась в письме А. И. Румянцева (того самого, который вместе с Толстым доставил царевича из Неаполя в Россию) к некоему Андрею Ивановичу Титову. Это письмо имело широкое распространение в середине XIX века; в нем подробно описывалось, как царевич был удушен подушками. Некоторые подробности письма придают ему черты достоверности. Однако было установлено, что письмо это является фальшивкой: во-первых, потому что адресата в лице Титова не существовало; во-вторых, подлинник письма отсутствует, оно распространялось в копиях и, видимо, возникло в среде славянофилов; в-третьих, язык письма не соответствует языку первой четверти XVIII века.

Были казнены и сообщники царевича, причем расправлялись с ними с особой жестокостью. Кикин, главный советник царевича и организатор побега, был колесован в Москве. Чтобы продлить мучения, ему отрубали руки и ноги с большими промежутками во времени. Отрубленную голову палач воздел на кол. Степан Глебов, обвиненный в блудном сожительстве с бывшей царицей Евдокией, был посажен на кол; ростовский епископ Досифей за сводничество и попустительство Евдокии, обрядившейся в Суздальском монастыре при его молчаливом согласии в мирскую одежду, низложен и колесован. Саму Евдокию Федоровну отправили в Ладожский монастырь с более суровым режимом содержания.

Так погиб царевич Алексей. После него остались четырехлетняя дочь Наталья и трехлетний сын Петр.

Нельзя не задаться вопросом: как могло получиться, что у талантливого отца, имеющего репутацию крупнейшего государственного деятеля в истории России, человека с железной волей и неиссякаемой энергией, бывшего, по выражению А. С. Пушкина, работником на троне, мог вырасти столь никчемный, ленивый, чуждый делу родителя сын, более похожий на мать, чем на отца, легко поддававшийся дурным влияниям сторонних людей?

Прямого ответа на этот вопрос источники не дают, и историк вынужден, отвечая на него, блуждать в догадках, выстраивая из известных ему событий логический ряд, позволяющий объяснить условия и причины семейной трагедии.

Прежде всего ответственность за случившееся надлежит возложить на отца, не уделявшего должного внимания воспитанию сына, наследника престола. Оспаривать этот факт нет смысла, можно лишь объяснять, как такое могло произойти. Здесь можно привести множество суждений, если не снимающих вину с Петра, то объясняющих мотивы его поступков.

Первостепенное влияние на воспитание сына оказал разлад в семье. Петр, первоначально с любовью относившийся к красавице супруге, через год-два охладел к ней. Евдокия Лопухина, женщина с привлекательной внешностью, но целиком находившаяся в плену старомосковских представлений о своей роли в семье, неспособная, благодаря ограниченному интеллекту, воспринимать новшества, наводившая скуку своей покорностью, быстро опостылела Петру. Царевич рос при дворе матери до восьми лет, то есть до возраста, когда формируются основные свойства человеческой натуры: трудолюбие, любознательность, любовь к родителям, уважение к их делам и т. д.

Отвергнутая супруга, как и ее окружение, прививала сыну ненависть к отцу, осуждала его частые визиты в Немецкую слободу и путешествия за границу. Обстановка в семье не способствовала воспитанию цельной натуры, вынуждая царевича постоянно лавировать между отцом и матерью, скрывать подлинные чувства, лицемерить, гасить откровенность.

Шести лет царевича начали обучать грамоте. Его учителем был Никифор Вяземский, человек слабовольный, малообразованный, лишенный педагогических способностей. Он не сумел привить ни уважения к себе, как воспитателю, ни любви к труду. Воспитанник, когда подрос, часто бивал своего наставника палкой, драл за волосы и, чтобы избавиться от уроков, давал ему поручения, требовавшие выезда из Москвы.

После возвращения из заграничного путешествия в 1698 году и заточения Евдокии в келью Суздальского Покровского монастыря Петр решил отправить сына для продолжения обучения в Дрезден. Но этому неслыханному для того времени плану не суждено было осуществиться — в 1700 году с катастрофического поражения русских войск под Нарвой началась война со Швецией. В жизни Петра наступил новый этап, когда он вынужден был сосредоточить свою недюжинную энергию на борьбе с грозным противником, покушавшимся на суверенитет страны.

Но и в этой крайне напряженной обстановке царя не покидала мысль отправить сына за границу, на этот раз не в Дрезден, а в Вену. Однако военные успехи шведского короля и угроза наследнику оказаться в неприятельском плену вынудили царя отказаться и от этого плана и принять решение обучать сына в России. Воспитателем и учителем был приглашен барон Гюйссен, получивший превосходное образование в немецких университетах. Контракт об условиях его поступления на русскую службу был заключен в 1702 году, а в следующем году он составил обширную программу обучения царевича, предусматривавшую овладение французским языком, сведениями по географии, геометрии, астрономии, фортификации и, для придания воспитаннику внешнего лоска, танцам и верховой езде. Гюйссену определили должность обер-гофмаршала царевича с жалованьем в тысячу рублей в год, однако он отказался от этой должности, в обязанности которой входили хозяйственные и финансовые заботы. Их он нашел для себя обременительными и попросил назначить на эту должность Меншикова, а себя — его помощником. Таким образом, фактически неграмотный и невоспитанный Меншиков становился главным наставником наследника. Петр удовлетворил просьбу Гюйссена. «Узнав о ваших добрых качествах и вашем добром поведении, — писал он ему по возвращении в Москву из похода 1703 года, завершившегося взятием Ниеншанца (в котором, между прочим, участвовал и тринадцатилетний царевич в качестве солдата бомбардирской роты), — я вверяю единственного моего сына и наследника моего государства вашему надзору и воспитанию. Не мог я лучше изъявить вам мое уважение, как поручить вам залог благоденствия народного. Не мог я ни себе, ни своему государству сделать ничего лучшего, как воспитав моего преемника. Сам я не могу наблюдать за ним, вверяю его вам, зная, что не столько книги, сколько пример будет служить ему руководством».

Однако в начале 1705 года Петр отправил Гюйссена за рубеж для выполнения разного рода дипломатических поручений, и тот возвратился в Москву только в октябре 1708 года. Три с половиной года отсутствия Гюйссена падают на время, когда царевичу надлежало наполнять голову полезными знаниями, а он был предоставлен самому себе. Будучи юношей слабовольным, царевич попал под полное влияние попов, юродивых, родственников бывшей царицы Лопухиной. Его вполне устраивали детские игры, беззаботное времяпровождение. Бездельничать ему никто не мешал: отец был поглощен войной, обер-гофмейстер находился в Петербурге, а воспитанник — в Москве.