Отцом Петра был Алексей Михайлович – второй представитель династии Романовых. Его матерью была Наталья Кирилловна Нарышкина – дочь богатого боярина. Она была второй женой Алексея. У Петра были старшие брат и сестра от первой жены Алексея. Брат Иван – в детские годы одновременно правил вместе с Петром. Старшая сестра Софья была регентом при братьях. Петр насильно поместил ее в монастырь, так как Софья претендовала на власть
Петр женился первый раз на Евдокии Лопухиной, от которой у него был сын Алексей. Евдокия была насильно пострижена в монашки. Алексей был казнен за организацию заговора против Петра. Вторым браком он был женат на немецкой крестьянке (достоверно о ее происхождении мало известно) Марте Скавронской, которая при крещении получила имя Екатерина. У них было 2 выжившие дочери – Елизавета и Анна. Остальные дети не доживали до 5 лет и умирали в младенчестве.