Karl XII anses å ha vært et begavet barn og lærte seg flytende latin, tysk og fransk og fikk god innsikt i teologi og kristendommen, som var grunnlaget for hele hans oppvekst, argumentasjon, administrasjon, handel og politikk. Spesielt interesserte han seg for matematikk og den militære undervisningen. Han utviklet også gode fysiske egenskaper ved å være med faren på jakt og lange rideturer. Etter at hans mor, dronning Ulrika Eleonora d.ä., døde i 1693, og siden faren var opptatt med å styre riket, tok Hedvig Eleonora hånd om prinsens og hans søskens oppdragelse. De tre kongebarna fikk, på grunn av dette, sterke bånd til sin farmor, som de gjennom hele livet sto nær.