Peter var sønn av tsar Aleksej I Michajlovitj og hans andre hustru Natalja Narysjkina. Med sin første hustru hadde Aleksej fått fem sønner og åtte døtre, men kun to sønner levde da Peter ble født. Da Aleksej I døde tok hans eldste overlevende sønn Fjodor III over makten, men da han døde barnløs i 1682 mente bojarene at den seksten år gamle broren Ivan V og den tiårige halvbroren Peter sammen skulle bli hans etterfølgere. Peter og Ivan var samregenter fram til Ivans død i 1696.