В своей семье Петру довелось пережить тяжелые испытания. После развода со своей первой супругой еще в ранней молодости (после возвращения из первой поездки за границу), Петр не имел возможности, среди постоянных тревог и забот, заняться воспитанием своего сына, царевича Алексея Петровича. Люди, окружавшие царевича в юности, были враждебно настроены против Петра и сумели внушить царевичу свою нелюбовь к Великому Преобразователю и его деятельности. Царевич постоянно занимал по отношению к отцу пассивную оппозицию, уклонялся, по возможности, от участия в государственных делах, и, наконец, решился даже вступить в открытую борьбу с отцом. Он бежал за границу, ко двору германского императора Карла VI, и отдался под его защиту. Петр сумел вернуть сына в Россию и поступил с ним чрезвычайно сурово: предал его суду, состоящему из высших сановников государства, которыми царевич был приговорен к смертной казни, но он скончался раньше исполнения приговора от тех волнений и нравственных мучений, которые перенес во время розыска (26 июня 1718 г.).

От второго брака Петра не осталось наследников мужского пола: права наследования престола перешли сначала к его внуку, Петру II, а потом к его дочерям, Анне и Елизавете.