1682年4月，俄羅斯沙皇費奧多爾無後而終，這樣只好在沙皇阿列克謝的子嗣中再找一個人出來做沙皇。沙皇阿列克謝一生兩次結婚，前妻所生的兒子里只有三兒子費奧多爾和五兒子伊凡活到成年，而後妻只生了一個兒子，也就是他的幼子彼得。費奧多爾做了六年沙皇后病逝，這樣只能在伊凡和彼得之間選一個來做沙皇。當時伊凡16歲，彼得10歲，伊凡年長；但伊凡和他的三哥一樣體弱多病，除基本失明以外，還弱智，不適合做沙皇。彼得聰明好動，當年就很得父親沙皇阿列克謝的喜愛，但是尚處幼年，不更世事。於是莫斯科城中的權貴們分成了兩派，一派以阿列克謝前妻的米洛斯拉夫斯基家族為首，支持伊凡做沙皇，另一派以阿列克謝後妻的納雷什金家族為首，支持彼得做沙皇。
費奧多爾病逝後，東正教大牧首伊奧阿基姆承認彼得是沙皇，為彼得舉行了加冕儀式，同時支持彼得的生母納雷什金娜做攝政王，代理朝政。在大牧首的帶動下，城中越來越多的貴族倒向納雷什金家族，彼得的舅舅伊萬·納雷什金逐漸掌握了大權。米洛斯拉夫斯基家族一方以伊凡的姐姐索菲婭為首，策劃流血政變，扶伊凡登上沙皇位。
當時駐紮在莫斯科城中的主要力量就是2萬余人的射擊軍部隊，此時的射擊軍已經成為實際上的禁軍，負責保衛沙皇所在的克里姆林宮和莫斯科城中的國家機關。索菲婭在射擊軍中散布謠言，說皇子伊凡已被納雷什金家族及其支持者扼死。射擊軍本來就對納雷什金家族所代表的"新派"有所疑慮，對伊萬·納雷什金獨攬大權不滿，這樣一來更是火上澆油，在索菲婭的煽動下，引發了射擊軍在城中的暴亂。
1682年5月15日清晨，射擊軍在督軍赫萬斯基大公的率領下，衝進了克里姆林宮。射擊軍們在宮中大開殺戒，一時間克里姆林宮內血肉橫飛，血腥四起。在索菲婭指使下，射擊軍當著彼得的面，殺死了他的兩個舅舅，這給年幼的彼得造成極大的心理震撼。彼得的生母納塔麗婭·納雷什金娜試圖安撫射擊軍，帶著年幼的彼得和弱智的伊凡走出宮殿，在克里姆林宮教堂門口的高台上向狂怒的射擊軍們展示兩位皇子。雖然當時赫萬斯基大公率領的禁軍看到了活著的伊凡和彼得，但這並未能馬上平息射擊軍在城中的暴亂，禁軍士兵們在城中繼續大肆搜捕屠殺納雷什金家族成員和支持他們的貴族。
5月26日，暴亂終止了，督軍赫萬斯基帶領幾個禁軍將領，來到克里姆林宮，要求不僅僅是彼得一個人做沙皇，還要求伊凡也要登基，並且尊伊凡為第一沙皇，彼得為第二沙皇，尊伊凡的姐姐索菲婭為攝政王。劫後餘生的王公大臣們馬上就答應了禁軍的要求，片刻之間伊凡和彼得就被簇擁著登上了沙皇寶座。一個月後，大牧首伊奧阿基姆在教堂主持了兩個沙皇的加冕大典，就這樣俄羅斯歷史上首次出現了兩個沙皇的局面。第一沙皇稱作伊凡五世，第二沙皇稱作彼得一世。
5月29日，在射擊軍的擁戴下，索菲婭公主成為攝政王，而納塔麗婭·納雷什金娜和剛剛登基的幼年沙皇彼得一世則被趕出克里姆林宮，遠離權力中心，遷往莫斯科郊區的普列奧布拉仁斯基村沙皇行宮居住。弱智的伊凡五世自然無力行使權力，所有的朝政由索菲婭一手包辦。至今在克里姆林宮中還保留了當年伊凡五世的沙皇寶座，寶座的後背上開有一個小窗口：當宮中處理朝政，接見群臣時，索菲婭就坐在伊凡背後，通過這個小窗口提示伊凡，她說一句，伊凡就重復一句。
索菲婭天生並不具備美貌，但是具有出眾的政治智慧和能力，作為沙皇阿列克謝的女兒，和費奧多爾等皇子一樣，自小就受到了良好教育。在奪取大權後，索菲婭和米洛斯拉夫斯基家族仍需要軍隊的支持，以赫萬斯基督軍為首的禁軍日益權重。赫萬斯基不但擁戴索菲婭當攝政王有功，而且手中掌握著莫斯科城的禁軍，日益驕橫，逐漸產生了政變奪權的想法。索菲婭聰明過人，早就看透了赫萬斯基的心理變化，而且認為赫萬斯基居功自傲，不會聽從自己指揮，需要盡早除去，把禁軍掌握在自己手中。
索菲婭宣佈將和伊凡將前往特羅伊茨克修道院參加祈禱活動。按照宮廷禮儀，凡是有沙皇參加的宗教活動，禁軍首領和大貴族們必須陪同前往。結果這一次索菲婭提前趕往特羅伊茨克修道院，佈置好了圈套等待赫萬斯基到來。赫萬斯基接到禁軍的報告，說沙皇和攝政王已提前動身，可能有異動，但赫萬斯基一貫驕橫妄為，沒把這件事放心上，只帶了為數不多的禁軍士兵，和兒子前往修道院。結果當赫萬斯基和兒子剛邁進修道院大廳，就被索菲婭的近侍衛兵拿下，沒有宣判也沒有解釋理由，當時就被綁到修道院後牆下，極刑處死。
在除掉了赫萬斯基後，索菲婭任命自己的心腹沙克洛維特擔任禁軍首領。
在奪取軍權後，索菲婭開始放手施政，她在處理政務方面主要依靠戈利津大公。戈利津大公不但是索菲婭的寵臣，還有傳言說他也是索菲婭的情人。為了樹立威信，索菲婭下令，由戈利津大公率兵，在1687年和1689年兩度南徵克里木汗國，但均遭失敗。為了掩人耳目，索菲婭下令在戈利津大公班師回朝，進入莫斯科城時，舉行盛大的凱旋儀式，並宣傳說俄軍遠徵克里木汗國大捷。但真相很快就暴露了，引發了城中臣民的不滿。
彼得雖然遠離克里姆林宮，但是依然很開心。一方面他尚在幼年，對權力概念淡薄，另一方面在普列奧布拉仁斯基可以不受約束，行動自由，比起在沈悶的克里姆林宮要好得多。彼得逐漸對軍事發生了興趣，在村裡召集一幫和他年齡相仿的少年，把他們組織起來，讓他們穿上了從別處弄來的外國軍隊的軍服，整天列隊玩打仗遊戲。彼得十四歲的時候，這支"軍隊"的人數已經達到上百，在彼得的指揮下，還完成了一次從普列奧布拉仁斯基村到另一處附近村莊的行軍，彼得親自在陣前做鼓手。彼得把這支由少年組成的"軍隊"稱為"少年軍團"。
1686年，彼得開始裝備這個少年軍團。他從莫斯科要來了軍裝、火槍和刀斧，還從制炮衙門要來了16門火炮。此外彼得又到騎兵衙門徵調了現役騎兵和馴馬師，把這些人編入了少年軍團。
在彼得周圍，逐漸聚集了一批學者和外國來的專家。當時的學者彼得羅夫、佐托夫等教他歷史和地理，從宮中調來的技師教他學木工、制鐵、鐘錶、印刷和武器製作，著名的火藥師費奧多爾·佐梅爾還教會了彼得射擊類武器的彈藥製作和使用。隨著少年軍團的逐漸完善，彼得一世將這支軍團改稱為普列奧布拉仁斯基團。
在莫斯科河的支流亞烏扎河對岸，也就是正對著普列奧布阿拉仁斯基村的方向，彼得一世開始建造少年軍團的要塞。彼得和軍團的少年們動手伐木，打地基，壘牆，架炮，很快建立起一座木制的小型"要塞"，彼得一世將其命名為普列什堡。這個名稱是他聽佐梅爾給他講述而來，佐梅爾說奧地利中部有一個堅固的城堡，名為普列什堡（即現在斯洛伐克首都布拉迪斯拉發），於是彼得一世就把自己建造的"要塞"也稱之如此。在這一期間，彼得一世結識了不少外國來的專家和工匠。尤其是來自荷蘭的提默爾曼，對彼得的影響很大，在他指導下，彼得開始學習數學，幾何和軍事科學。
有一天，彼得和提默爾曼兩人在伊茲麥羅沃村附近散步，偶然看到了一艘英制的小船。他下令把小船拖回普列奧布拉仁斯基，又找了另一名荷蘭人卡爾施泰因，在小船上裝了火炮，然後放到亞烏扎河上。就此彼得一世迷上了航船，下令依託亞烏扎河畔的"普列什堡要塞"建了一座船塢。這時候普列奧布拉仁斯基軍團已經擴充為兩個團：普列奧布拉仁斯基團和謝苗諾夫斯基團。經過擴充，"普列什要塞"已經看起來像是真正的要塞了。為了裝備不斷擴大的軍團，訓練軍隊，彼得一世需要教官，但是俄羅斯人中間沒有這方面的專家，彼得一世只好求助於外國。
幸好在彼得居住的普列奧布拉仁斯基村旁邊有一個定居點，民間稱之為"外國城"，城中居住的人全部來自歐洲的荷蘭、普魯士、奧地利等國。提默爾曼和卡爾施泰因兩人就住在"外國城"，自從結識了這些朋友後，彼得一世就迷上了那裡，經常跑到那裡找朋友們玩。"外國城"里自由自在的歐式生活和宗教傳統深厚且嚴謹的莫斯科形成強類對比，彼得一世很喜歡這種無拘無束的生活方式，喜歡和朋友們坐在一起抽煙鬥，參加德國人舉辦的晚會，喝啤酒跳集體舞等等。在"外國城"他又結識了幾個對他影響很大的朋友，其中包括帕特里克·戈登，弗蘭茨·列佛爾特這兩個幾乎跟隨他一生的人。在這裡他還結識了第一個女友安娜·蒙斯。
彼得一世的母親納塔麗婭·納雷什金娜對兒子的放蕩生活很是擔憂，急忙讓17歲的彼得一世娶了御前侍臣洛普辛的女兒葉夫多基婭·洛普辛娜為妻。彼得一世沒有反對自己的母親。1689年1月27日，第二沙皇彼得一世舉行了大婚。但婚後不到一個月，彼得一世就丟下妻子，獨自前往附近的普雷謝沃湖畔居住。
彼得的一舉一動引起了索菲婭的擔心，她擔心隨著彼得年齡的增長，必然會產生權力爭奪的問題。索菲婭和她的擁戴者們曾計劃讓她在彼得一世成年前登基加冕，但遭到了大牧首伊奧阿基姆的強烈反對，大牧首堅持認為彼得一世是唯一的合法沙皇。沒有了教會的支持，沙皇就無法加冕，索菲婭一時沒有想出辦法。
還未等索菲婭想出辦法，她和彼得一世的衝突就意外地爆發了。1689年7月8日，在舉行喀山聖母像節日慶祝時，彼得一世，出乎眾人的意料，公開要求索菲婭站到後面，說按照宗教傳統，不但應站到沙皇后面，也不應該和男子站在一起。索菲婭在驚愕和氣憤之余，明目張膽地站到了人群的最前列，站到了教會行進隊伍的十字架下面。面對索菲婭的舉動，彼得一世不知如何應對，一氣之下離開了莫斯科。
8月7日，索菲婭命令射擊軍首領沙克羅維特調集禁軍，集結在克里姆林宮。軍隊集結好了以後，索菲婭宣佈，彼得正在策劃流血政變，即將調兵攻打克里姆林宮，如果彼得得勢，則將殺害沙皇伊凡、攝政王和禁軍首領。此後沙克羅維特下令全軍出動，向普列奧布拉仁斯基村方向進發，去抓彼得一世。
禁軍中忠於彼得一世的兩個士兵騎上快馬，飛馳到普列奧布拉仁斯基村向彼得一世報信。彼得一世聞訊大驚，當年射擊軍暴動，衝進克里姆林宮大肆屠殺的場面仍歷歷在目。彼得一世連夜動身，前往特羅伊茨克修道院。次日清晨彼得的母親和妻子在普列奧布拉仁斯基團和謝苗諾夫斯基團士兵的保護下抵達修道院，莫斯科城中納雷什金家族的人和擁戴彼得一世的大貴族們也帶上家兵，前來特羅伊茨克修道院，支持彼得一世。
在特羅伊茨克修道院，彼得一世以沙皇身份下了一道詔書，命令莫斯科城中所有部隊各團首領各自攜帶十名士兵，前往特羅伊茨克修道院侯命。索菲婭嚴令禁止軍隊派人前往彼得一世處效忠，並繼續命令禁軍向特羅伊茨克修道院方向推進。於是彼得一世再次下詔，這次是要求莫斯科城中的所有駐軍前往修道院集合。索菲婭再次禁止這個詔書，但是軍隊的大部分官兵在彼得一世和索菲婭之間選擇了彼得，他們紛紛離伍，攜帶武器前往特羅伊茨克修道院向彼得一世效忠。很快，彼得一世就集合起一支龐大的軍隊，包圍了克里姆林宮。索菲婭見大勢已去，只好宣佈自願退位，前往特羅伊茨克修道院居住。但彼得一世周圍的人認為，不能給索菲婭再次重返政壇的機會，最終把索菲婭送進了新處女修道院關押，並派出重兵看守。
10月7日，彼得一世的士兵們抓獲了並處死了原禁軍首領，索菲婭的心腹沙克羅維特。
彼得一世以勝利者的姿態進入克里姆林宮，從此成為實際上的統治者。他同父異母的哥哥，俄羅斯第一沙皇伊凡五世直至1696年病逝，一直保留了沙皇頭銜。索菲婭則終生被關押在新處女修道院。1698年，索菲婭試圖再次煽動禁軍造反，但沒有成功。1704年，索菲婭在關押期間病逝。
彼得一世大權在握後，推行了一系列富國強兵的改革政策，在二十年時間里，俄羅斯一躍而成為歐洲乃至世界強國。
1721年，彼得一世在擊敗了北方強國瑞典後，去掉沙皇的名號，正式稱帝，改稱彼得大帝，而俄羅斯也正式被命名為俄羅斯帝國。自此，帝國時代的俄羅斯進入了新的歷史發展階段。
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