1682年4月，俄罗斯沙皇费奥多尔无后而终，这样只好在沙皇阿列克谢的子嗣中再找一个人出来做沙皇。沙皇阿列克谢一生两次结婚，前妻所生的儿子里只有三儿子费奥多尔和五儿子伊凡活到成年，而后妻只生了一个儿子，也就是他的幼子彼得。费奥多尔做了六年沙皇后病逝，这样只能在伊凡和彼得之间选一个来做沙皇。当时伊凡16岁，彼得10岁，伊凡年长；但伊凡和他的三哥一样体弱多病，除基本失明以外，还弱智，不适合做沙皇。彼得聪明好动，当年就很得父亲沙皇阿列克谢的喜爱，但是尚处幼年，不更世事。于是莫斯科城中的权贵们分成了两派，一派以阿列克谢前妻的米洛斯拉夫斯基家族为首，支持伊凡做沙皇，另一派以阿列克谢后妻的纳雷什金家族为首，支持彼得做沙皇。
费奥多尔病逝后，东正教大牧首伊奥阿基姆承认彼得是沙皇，为彼得举行了加冕仪式，同时支持彼得的生母纳雷什金娜做摄政王，代理朝政。在大牧首的带动下，城中越来越多的贵族倒向纳雷什金家族，彼得的舅舅伊万·纳雷什金逐渐掌握了大权。米洛斯拉夫斯基家族一方以伊凡的姐姐索菲娅为首，策划流血政变，扶伊凡登上沙皇位。
当时驻扎在莫斯科城中的主要力量就是2万余人的射击军部队，此时的射击军已经成为实际上的禁军，负责保卫沙皇所在的克里姆林宫和莫斯科城中的国家机关。索菲娅在射击军中散布谣言，说皇子伊凡已被纳雷什金家族及其支持者扼死。射击军本来就对纳雷什金家族所代表的"新派"有所疑虑，对伊万·纳雷什金独揽大权不满，这样一来更是火上浇油，在索菲娅的煽动下，引发了射击军在城中的暴乱。
1682年5月15日清晨，射击军在督军赫万斯基大公的率领下，冲进了克里姆林宫。射击军们在宫中大开杀戒，一时间克里姆林宫内血肉横飞，血腥四起。在索菲娅指使下，射击军当着彼得的面，杀死了他的两个舅舅，这给年幼的彼得造成极大的心理震撼。彼得的生母纳塔丽娅·纳雷什金娜试图安抚射击军，带着年幼的彼得和弱智的伊凡走出宫殿，在克里姆林宫教堂门口的高台上向狂怒的射击军们展示两位皇子。虽然当时赫万斯基大公率领的禁军看到了活着的伊凡和彼得，但这并未能马上平息射击军在城中的暴乱，禁军士兵们在城中继续大肆搜捕屠杀纳雷什金家族成员和支持他们的贵族。
5月26日，暴乱终止了，督军赫万斯基带领几个禁军将领，来到克里姆林宫，要求不仅仅是彼得一个人做沙皇，还要求伊凡也要登基，并且尊伊凡为第一沙皇，彼得为第二沙皇，尊伊凡的姐姐索菲娅为摄政王。劫后余生的王公大臣们马上就答应了禁军的要求，片刻之间伊凡和彼得就被簇拥着登上了沙皇宝座。一个月后，大牧首伊奥阿基姆在教堂主持了两个沙皇的加冕大典，就这样俄罗斯历史上首次出现了两个沙皇的局面。第一沙皇称作伊凡五世，第二沙皇称作彼得一世。
5月29日，在射击军的拥戴下，索菲娅公主成为摄政王，而纳塔丽娅·纳雷什金娜和刚刚登基的幼年沙皇彼得一世则被赶出克里姆林宫，远离权力中心，迁往莫斯科郊区的普列奥布拉仁斯基村沙皇行宫居住。弱智的伊凡五世自然无力行使权力，所有的朝政由索菲娅一手包办。至今在克里姆林宫中还保留了当年伊凡五世的沙皇宝座，宝座的后背上开有一个小窗口：当宫中处理朝政，接见群臣时，索菲娅就坐在伊凡背后，通过这个小窗口提示伊凡，她说一句，伊凡就重复一句。
索菲娅天生并不具备美貌，但是具有出众的政治智慧和能力，作为沙皇阿列克谢的女儿，和费奥多尔等皇子一样，自小就受到了良好教育。在夺取大权后，索菲娅和米洛斯拉夫斯基家族仍需要军队的支持，以赫万斯基督军为首的禁军日益权重。赫万斯基不但拥戴索菲娅当摄政王有功，而且手中掌握着莫斯科城的禁军，日益骄横，逐渐产生了政变夺权的想法。索菲娅聪明过人，早就看透了赫万斯基的心理变化，而且认为赫万斯基居功自傲，不会听从自己指挥，需要尽早除去，把禁军掌握在自己手中。
索菲娅宣布将和伊凡将前往特罗伊茨克修道院参加祈祷活动。按照宫廷礼仪，凡是有沙皇参加的宗教活动，禁军首领和大贵族们必须陪同前往。结果这一次索菲娅提前赶往特罗伊茨克修道院，布置好了圈套等待赫万斯基到来。赫万斯基接到禁军的报告，说沙皇和摄政王已提前动身，可能有异动，但赫万斯基一贯骄横妄为，没把这件事放心上，只带了为数不多的禁军士兵，和儿子前往修道院。结果当赫万斯基和儿子刚迈进修道院大厅，就被索菲娅的近侍卫兵拿下，没有宣判也没有解释理由，当时就被绑到修道院后墙下，极刑处死。
在除掉了赫万斯基后，索菲娅任命自己的心腹沙克洛维特担任禁军首领。
在夺取军权后，索菲娅开始放手施政，她在处理政务方面主要依靠戈利津大公。戈利津大公不但是索菲娅的宠臣，还有传言说他也是索菲娅的情人。为了树立威信，索菲娅下令，由戈利津大公率兵，在1687年和1689年两度南征克里木汗国，但均遭失败。为了掩人耳目，索菲娅下令在戈利津大公班师回朝，进入莫斯科城时，举行盛大的凯旋仪式，并宣传说俄军远征克里木汗国大捷。但真相很快就暴露了，引发了城中臣民的不满。
彼得虽然远离克里姆林宫，但是依然很开心。一方面他尚在幼年，对权力概念淡薄，另一方面在普列奥布拉仁斯基可以不受约束，行动自由，比起在沉闷的克里姆林宫要好得多。彼得逐渐对军事发生了兴趣，在村里召集一帮和他年龄相仿的少年，把他们组织起来，让他们穿上了从别处弄来的外国军队的军服，整天列队玩打仗游戏。彼得十四岁的时候，这支"军队"的人数已经达到上百，在彼得的指挥下，还完成了一次从普列奥布拉仁斯基村到另一处附近村庄的行军，彼得亲自在阵前做鼓手。彼得把这支由少年组成的"军队"称为"少年军团"。
1686年，彼得开始装备这个少年军团。他从莫斯科要来了军装、火枪和刀斧，还从制炮衙门要来了16门火炮。此外彼得又到骑兵衙门征调了现役骑兵和驯马师，把这些人编入了少年军团。
在彼得周围，逐渐聚集了一批学者和外国来的专家。当时的学者彼得罗夫、佐托夫等教他历史和地理，从宫中调来的技师教他学木工、制铁、钟表、印刷和武器制作，著名的火药师费奥多尔·佐梅尔还教会了彼得射击类武器的弹药制作和使用。随着少年军团的逐渐完善，彼得一世将这支军团改称为普列奥布拉仁斯基团。
在莫斯科河的支流亚乌扎河对岸，也就是正对着普列奥布阿拉仁斯基村的方向，彼得一世开始建造少年军团的要塞。彼得和军团的少年们动手伐木，打地基，垒墙，架炮，很快建立起一座木制的小型"要塞"，彼得一世将其命名为普列什堡。这个名称是他听佐梅尔给他讲述而来，佐梅尔说奥地利中部有一个坚固的城堡，名为普列什堡（即现在斯洛伐克首都布拉迪斯拉发），于是彼得一世就把自己建造的"要塞"也称之如此。在这一期间，彼得一世结识了不少外国来的专家和工匠。尤其是来自荷兰的提默尔曼，对彼得的影响很大，在他指导下，彼得开始学习数学，几何和军事科学。
有一天，彼得和提默尔曼两人在伊兹麦罗沃村附近散步，偶然看到了一艘英制的小船。他下令把小船拖回普列奥布拉仁斯基，又找了另一名荷兰人卡尔施泰因，在小船上装了火炮，然后放到亚乌扎河上。就此彼得一世迷上了航船，下令依托亚乌扎河畔的"普列什堡要塞"建了一座船坞。这时候普列奥布拉仁斯基军团已经扩充为两个团：普列奥布拉仁斯基团和谢苗诺夫斯基团。经过扩充，"普列什要塞"已经看起来像是真正的要塞了。为了装备不断扩大的军团，训练军队，彼得一世需要教官，但是俄罗斯人中间没有这方面的专家，彼得一世只好求助于外国。
幸好在彼得居住的普列奥布拉仁斯基村旁边有一个定居点，民间称之为"外国城"，城中居住的人全部来自欧洲的荷兰、普鲁士、奥地利等国。提默尔曼和卡尔施泰因两人就住在"外国城"，自从结识了这些朋友后，彼得一世就迷上了那里，经常跑到那里找朋友们玩。"外国城"里自由自在的欧式生活和宗教传统深厚且严谨的莫斯科形成强类对比，彼得一世很喜欢这种无拘无束的生活方式，喜欢和朋友们坐在一起抽烟斗，参加德国人举办的晚会，喝啤酒跳集体舞等等。在"外国城"他又结识了几个对他影响很大的朋友，其中包括帕特里克·戈登，弗兰茨·列佛尔特这两个几乎跟随他一生的人。在这里他还结识了第一个女友安娜·蒙斯。
彼得一世的母亲纳塔丽娅·纳雷什金娜对儿子的放荡生活很是担忧，急忙让17岁的彼得一世娶了御前侍臣洛普辛的女儿叶夫多基娅·洛普辛娜为妻。彼得一世没有反对自己的母亲。1689年1月27日，第二沙皇彼得一世举行了大婚。但婚后不到一个月，彼得一世就丢下妻子，独自前往附近的普雷谢沃湖畔居住。
彼得的一举一动引起了索菲娅的担心，她担心随着彼得年龄的增长，必然会产生权力争夺的问题。索菲娅和她的拥戴者们曾计划让她在彼得一世成年前登基加冕，但遭到了大牧首伊奥阿基姆的强烈反对，大牧首坚持认为彼得一世是唯一的合法沙皇。没有了教会的支持，沙皇就无法加冕，索菲娅一时没有想出办法。
还未等索菲娅想出办法，她和彼得一世的冲突就意外地爆发了。1689年7月8日，在举行喀山圣母像节日庆祝时，彼得一世，出乎众人的意料，公开要求索菲娅站到后面，说按照宗教传统，不但应站到沙皇后面，也不应该和男子站在一起。索菲娅在惊愕和气愤之余，明目张胆地站到了人群的最前列，站到了教会行进队伍的十字架下面。面对索菲娅的举动，彼得一世不知如何应对，一气之下离开了莫斯科。
8月7日，索菲娅命令射击军首领沙克罗维特调集禁军，集结在克里姆林宫。军队集结好了以后，索菲娅宣布，彼得正在策划流血政变，即将调兵攻打克里姆林宫，如果彼得得势，则将杀害沙皇伊凡、摄政王和禁军首领。此后沙克罗维特下令全军出动，向普列奥布拉仁斯基村方向进发，去抓彼得一世。
禁军中忠于彼得一世的两个士兵骑上快马，飞驰到普列奥布拉仁斯基村向彼得一世报信。彼得一世闻讯大惊，当年射击军暴动，冲进克里姆林宫大肆屠杀的场面仍历历在目。彼得一世连夜动身，前往特罗伊茨克修道院。次日清晨彼得的母亲和妻子在普列奥布拉仁斯基团和谢苗诺夫斯基团士兵的保护下抵达修道院，莫斯科城中纳雷什金家族的人和拥戴彼得一世的大贵族们也带上家兵，前来特罗伊茨克修道院，支持彼得一世。
在特罗伊茨克修道院，彼得一世以沙皇身份下了一道诏书，命令莫斯科城中所有部队各团首领各自携带十名士兵，前往特罗伊茨克修道院侯命。索菲娅严令禁止军队派人前往彼得一世处效忠，并继续命令禁军向特罗伊茨克修道院方向推进。于是彼得一世再次下诏，这次是要求莫斯科城中的所有驻军前往修道院集合。索菲娅再次禁止这个诏书，但是军队的大部分官兵在彼得一世和索菲娅之间选择了彼得，他们纷纷离伍，携带武器前往特罗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庞大的军队，包围了克里姆林宫。索菲娅见大势已去，只好宣布自愿退位，前往特罗伊茨克修道院居住。但彼得一世周围的人认为，不能给索菲娅再次重返政坛的机会，最终把索菲娅送进了新处女修道院关押，并派出重兵看守。
10月7日，彼得一世的士兵们抓获了并处死了原禁军首领，索菲娅的心腹沙克罗维特。
彼得一世以胜利者的姿态进入克里姆林宫，从此成为实际上的统治者。他同父异母的哥哥，俄罗斯第一沙皇伊凡五世直至1696年病逝，一直保留了沙皇头衔。索菲娅则终生被关押在新处女修道院。1698年，索菲娅试图再次煽动禁军造反，但没有成功。1704年，索菲娅在关押期间病逝。
彼得一世大权在握后，推行了一系列富国强兵的改革政策，在二十年时间里，俄罗斯一跃而成为欧洲乃至世界强国。
1721年，彼得一世在击败了北方强国瑞典后，去掉沙皇的名号，正式称帝，改称彼得大帝，而俄罗斯也正式被命名为俄罗斯帝国。自此，帝国时代的俄罗斯进入了新的历史发展阶段。
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