Эта угроза выдавала истинные, зловещие намерения Петра: лишить Алексея наследства, завещать престол младшему сыну, любимому Шишечке. Но старший брат ни в коем случае не должен быть ему соперником. Царь требует, чтобы Алексей безусловно отрекся от прав на престол. Царевич выражает на это свое полное согласие. Но Петру этого мало. Он требует, чтобы Алексей ушел в монастырь. И на это соглашается царевич. Но нет покоя царю: он опасается, что акт об отречении сына после его, Петра, смерти окажется просто ничего не значащей бумажкой. Монастырь — не могила, из него и выйти можно, и сесть на престол. Словом, пока жив Алексей, он опасен для детей Петра и Екатерины.
Уехав из Петербурга в Копенгаген по делам войны, царь в августе 1716 года письмом вызвал Алексея к себе, причем потребовал, чтобы тот детально указал маршрут и время прибытия в каждый из городов на своем пути, с тем чтобы контролировать передвижение сына. Алексея это насторожило — от отца он мог ожидать всего чего угодно. Царевич собрался в дорогу, но его терзал страх: либо ему устроят покушение по дороге, либо при встрече отец обрушит на него свой неистовый гнев. На пути к отцу, в Польше, Алексей неожиданно изменил маршрут и бежал во владения Австрии, где надеялся найти прибежище. Ведь сестра покойной жены царевича была супругой австрийского императора. Несомненно, поступок этот — акт отчаяния, попытка разорвать смыкавшееся вокруг него кольцо, спастись от неминуемой гибели. Но побег за границу в те времена — это страшное для российского подданного преступление, которое расценивалось однозначно как государственная измена. Бегство это породило в душе Алексея страшные душевные муки. Он потерял покой и не мог найти себе места, чувствуя свою вину перед отцом и Россией.
Узнав о бегстве сына, Петр был вне себя от ярости. На розыски царевича он послал П. А. Толстого, дав ему строжайший приказ: во что бы то ни стало доставить Алексея в Россию. Толстой вместе с А. И. Румянцевым долго прочесывал владения австрийского императора, пока наконец не обнаружил беглеца в Италии, под Неаполем. Настигнув царевича, Толстой ловко воспользовался угрызениями совести, которые терзали беглеца. Умело разжигая в Алексее чувство вины, обещая ему — от имени царя — безусловное прощение в случае явки с повинной, Толстой сумел выманить его в Россию.
Вот уж кто оказался предателем, так это любовница царевича Ефросинья, простая крепостная девушка, которую Алексей полюбил и увез с собой за границу. Она помогла Толстому сломить волю царевича, усыпить его страх и заманить в западню. В материалах Тайной канцелярии сохранилась краткая запись, сделанная уже потом, несколько лет спустя после гибели царевича: Ефросинья получила на свадьбу с неизвестным нам человеком две тысячи рублей из денег покойного царевича. По тем временам это была огромная сумма денег, и это, без сомнения, были иудины сребреники.
Вернувшегося домой царевича ждало не прощение царя, а его гнев. Алексея подвергли допросам, очным ставкам, пыткам, причем сам отец сидел за столом следователя в пыточной палате. Он наблюдал, как его родного сына заплечные мастера подвешивают на дыбу, бьют кнутом, рвут у него ногти. Летом 1718 года состоялся назначенный государем суд. Все сподвижники Петра, составившие судилище, один за другим, вынесли приговор: «Виновен, достоин смертной казни». А потом наступил момент, когда нужно было привести приговор в исполнение. И опять позвали Толстого и Румянцева.
Нам неизвестно, о чем думала и что говорила мужу в этот страшный час Екатерина. Конечно, она, его «друг сердешненькой», была рядом, чтобы облегчить тяжкий удел царю, приносившему ужасную жертву на алтарь отечества — своего сына, врага внутреннего. Но не забудем, что в этот поздний час неподалеку от комнаты, где собрались палачи, мирно спал Шишечка. Так сложились обстоятельства, так требовал сюжет этой драмы, что кровь Алексея была нужна ей, матери «Санкт-Петербургского хозяина». Кроме того, царица в тот момент была на сносях, и супруги, вероятно, думали, что вскоре родится еще один сын. Но тогда, в августе 1718 года, родилась дочь Наталья.