В марте 1710 года царевич Алексей Петрович побывал в Варшаве, был принят королём Августом II Сильным и через Дрезден поехал в Карлсбад. Неподалёку от Карлсбада, в местечке Шлакенверт он впервые увидел свою невесту и, кажется, молодые понравились друг другу. Во всяком случае Алексей писал Якову Игнатьевичу:

«Мне показалось, что она человек добрый, и лучше её мне здесь не сыскать».

В сентябре 1710 года Алексей решил сделать Софье-Шарлотте официальное предложение и запросил на то разрешение Петра. Пётр своё согласие дал, и в мае 1711 года царевич отправился в Вольфенбюттель для знакомства с родителями невесты и обсуждения с ними брачного договора. Для выяснения некоторых спорных пунктов этого договора в июне 1711 года к Петру был направлен тайный советник герцога Брауншвейгского Шляйниц, вскоре отыскавший царя и царицу в галицийском местечке Яворово.

Мы уже знаем, что произошло после этого на Пруте, знаем и о поездке Петра и Екатерины в Варшаву и Карлсбад.

В то время как царская чета разъезжала по Польше и Чехии, в Брауншвейге завершилась подготовка к бракосочетанию Алексея и Софьи-Шарлотты.

13 октября 1711 года Пётр и Екатерина приехали в саксонский город Торгау, и на следующий день во дворце польской королевы было совершено венчание и отпразднована довольно скромная свадьба.

Через шесть дней Пётр уехал из Торгау, наказав Алексею в течение полугода заказать провиант для тридцатитысячного русского корпуса, стоявшего в Померании.

Через полгода после отъезда Петра из Торгау в Померанию прибыл Меншиков и взял Алексея с собой на театр военных действий, а в конце 1712 года Алексей по приказу отца поехал в Петербург, оставив молодую жену в Брауншвейге. Софья-Шарлотта приехала к нему только в начале следующего лета, но и тогда не застала мужа дома, так как он в мае вместе с Петром ушёл на корабле в Финляндию, а как только вернулся, тотчас же был отправлен на заготовки корабельного леса в Старую Руссу и Ладогу.

По возвращении в Петербург произошёл один весьма красноречивый эпизод. Пётр попросил сына принести чертежи, которые тот делал, находясь в Германии на учёбе. Алексей же чертил плохо, и за него делали эту работу другие. Испугавшись, что Пётр заставит его чертить при себе, царевич решил покалечить правую руку и попытался прострелить ладонь из пистолета. Пуля, правда, пролетела мимо, однако ладонь сильно обожгло порохом, и рука всё же была повреждена. Когда же Пётр спросил, как это случилось, Алексей, из страха перед отцом, и здесь не сказал правды. Пётр, конечно же понял, что произошло, но не подал вида, притворившись доверчивым простаком.

Попав в старое российское окружение, Алексей почти сразу же отошёл от молодой жены, пристрастившись к тому же к рюмке. Вскоре обнаружился у него туберкулёз, и врачи посоветовали царевичу ехать в Карлсбад. Летом 1714 года Алексей уехал на воды, оставив Шарлотту в Петербурге на последнем месяце беременности.

12 июля Софья-Шарлотта родила дочь, названную Натальей. Царевич возвратился домой в конце 1714 года, а 12 октября 1715 года у них родился сын (будущий император Пётр II). К несчастью, через десять дней молодая мать умерла, судя по описанию врачей, от общего заражения крови. Алексей в момент её смерти был рядом и несколько раз падал в обморок.

Однако главной причиной такой его душевной слабости служила не только кончина жены. Дело было и в том, что незадолго до смерти Софьи-Шарлотты царевич завёл роман с крепостной служанкой своего первого учителя Никифора Вяземского — Ефросиньей Фёдоровой. Это была не какая-то лёгкая интрижка. Алексей Петрович влюбился в Ефросинью до такой степени, что впоследствии даже просил дозволения жениться на ней, предварительно выкупив Ефросинью и её брата Ивана на волю у их хозяина.

Софья-Шарлотта, знавшая о связи мужа с Ефросиньей, на смертном одре с горечью проговорила, что «найдутся злые люди, вероятно, и по смерти моей, которые распустят слух, что болезнь моя произошла более от мыслей и внутренней печали», явно имея в виду и виновников этой «внутренней печали».