Нартов начал обучаться токарному делу с 12 лет в Навигацкой школе в Москве. Эта школа — первое техническое учебное заведение в России. В 1712 г. Петр, заметив способности юноши, личным указом перевел его в придворную токарню, расположенную в доме на Петербургской стороне, в Летнем саду, неподалеку от Летнего дворца. В 1714 г. Нартов определен в лабораторию к механическому искусству механиком, получил чин прапорщика и жалование 300 рублей в год.
В 1718 г. Нартов, отправленный для окончания обучения в «ыностранный европейские государства»[9] посетил Лондон и Париж, где прослушал лекции по математике и астрономии и изучал медальное искусство.
В 1720 г., после кратковременного пребывания при дворе прусского короля, он вернулся в Петербург и возглавил царскую токарню. В мастерской установил новые токарные машины, привезенные из-за границы и начал обучение молодежи токарному делу. Как позже писал сам Нартов: «…будучи при Дворе Его Величества по-прежнему при своей механической должности безотлучно, за что соизволил усмотреть прозорливыми очами блаженные и вечно достойные памяти государь император Петр Великий…»
Нартов изобрел множество оригинальных станков, предложил новые способы отливки пушек, создал скорострельную батарею из 44 трехфунтовых мортирок и оптический прицел. В 1724 г. Нартов представил Петру проект Академии художеств.
Наравне с Нартовым и его учениками в токарне часто работал Петр I, о котором Нартов оставил пространные воспоминания под названием «Достопамятные повествования и речи Петра I». Нартов моложе Петра на 20 лет, поэтому по-настоящему дружеских отношений между ними быть не могло. Но понимая, что личность, слова и поступки непокорного русского царя вызывают и будут вызывать еще долгое время жгучий интерес, начал записывать все, о чем слышал, и главное — сцены, которым сам стал свидетелем.
Вот что он вспоминает:
А.К. Нартов
«В беседах Его Величество бывал весел, разговорчив, обходителен в простоте, без церемонии и вычуров и любил около себя иметь веселых, но умных людей; досадчиков в беседе не терпел и в наказание тому, кто кого оскорбил словом, давал пить покала по три вина или ковш с вином, называемый Орел, чтоб лишнего не врал и не обижал; словом, он и гости его забавлялись ра́вно; неприметно было в нем того, что он был самодержавный государь, но казался быть простым гражданином и приятелем. <…>
Обыкновенно вставал Его Величество утром часу в пятом, с полчаса прохаживался по комнате; потом Макаров читал ему дела; после, позавтракав, выезжал в шесть часов в одноколке или верхом к работам или на строения, оттуда в сенат или в адмиралтейство. В хорошую погоду хаживал пешком. Обедал в час по полудни. В десять часов пил одну чарку водки и заедал кренделем; после того, спустя полчаса, ложился почивать часа на два; в четыре часа после обеда отправлял паки разные дела; по окончании оных тачивал; потом либо выезжал к кому в гости, или дома с ближними веселился… Голландские газеты читывал после обеда, на который делывал свои примечания и надобное означал в них карандашом, а иное — в записной книжке, имея при себе готовальню с потребными инструментами математическими и хирургическими. Допуск по делам пред государя был [в] особый кабинет подле токарной или в самую токарную. Обыкновенно допускаемы были: с доклада — канцлер граф Головкин, генерал-прокурор граф Ягушинской, генерал-фельдцейхмейстер граф Брюс, вице-канцлер барон Шафиров, тайный советник Остерман, граф Толстой, сенатор князь Долгорукий, князь Меншиков, генерал-полицмейстер Девиер, флотские флагманы, корабельные и прочие мастера; без доклада — князь-цесарь Ромодановский, фельдмаршал граф Шереметев, которых провожал до дверей кабинета своего… Даже сама императрица Екатерина Алексеевна обсылалась наперед, может ли видеть государя, для того, чтоб не помешать супругу своему в упражнениях. В сих-то комнатах производились все государственные тайности; в них оказываемо было монаршее милосердие и скрытое хозяйское наказание, которое никогда не обнаруживалось и вечному забвению предаваемо было. Я часто видал, как государь за вины знатных чинов людей здесь дубиною подчивал, как они после сего с веселым видом в другие комнаты выходили и со стороны государевой, чтоб посторонние сего не приметили, в тот же день к столу удостоиваны были. Но все такое исправление чинилось не как от императора подданному, а как от отца сыну: в один день наказан и пожалован. Сколь монарх был вспыльчив, столько и снисходителен; да иначе и быть ему почти не можно было по тем досадам, которые против добра, устрояемого им, чинились. При всем том был великодушен и прощал вины великие неоднократно, если раскаяние принесено ему чистосердечное».