Мать мальчика, названного при рождении Карл-Петер-Ульрих, умерла вскоре после его появления на свет, а в 11 лет он потерял и отца. Его воспитатели О. Ф. Брюммер и Ф. В. Берхгольц не отличались высокими нравственным качествами, не раз жестоко наказывали ребенка и мало заботились о его образовании: к 13 годам он лишь немного владел французским языком. Петр рос нервным, впечатлительным, любил музыку и живопись и одновременно обожал все военное. Именно с воинскими утехами были связаны все его честолюбивые мечты. По характеру он был скорее добродушным, чем злым. По некоторым сведениям, уже в детстве он пристрастился к вину.
В 1742 Петр был привезен в Россию и своей теткой императрицей Елизаветой Петровной провозглашен наследником престола. Его крестили по православному обычаю под именем Петра Федоровича, а в 1745 женили на принцессе Анхальт-Цербстской, будущей императрице Екатерине II. Его воспитателем и учителем стал академик Я. Штелин, который считал своего ученика достаточно способным, но ленивым, одновременно отмечая в нем такие черты, как малодушие, жестокость по отношению к животным, склонность к хвастовству.
Отношения Петра с женой не сложились с самого начала: она была интеллектуально более развита, а он, наоборот, инфантилен. Его ум по-прежнему занимали детские игры, воинские экзерциции, и он совсем не интересовался женщинами.
