Разумеется, жизнь царевичей и царевен не состояла из одних развлечений. С начала 1670-х годов Софья вместе с братом Федором обучалась под руководством Симеона Полоцкого. К сожалению, сведения источников об учебе царевны отрывочны и неполны. Достоверно известно лишь то, что она изучала польский язык и латынь, осваивала стихосложение.
Однако думается, что такой талантливый педагог и ученый, как Симеон Полоцкий, не мог ограничиться столь скудной программой. Он обязательно должен был заниматься с Софьей и Федором историей, географией, естествознанием и математикой. Таков был минимальный набор предметов для домашнего обучения детей польской знати, а Полоцкий склонен был руководствоваться именно этими образцами.
Царица Наталья Кирилловна не вмешивалась в процесс воспитания падчерицы — ей хватало своих забот. 25 августа 1673 года государыня родила дочь Наталью. Царская чета была вполне счастлива. Оправившись от родов, царица вместе с мужем, пасынками и падчерицами поехала на богомолье в Троице-Сергиев монастырь. В числе царевен была, конечно, и Софья, хотя в данном случае ее имя не упоминается на страницах придворной хроники.
Зимой того же года на глазах у Софьи старший брат стал жертвой несчастного случая, едва не стоившего ему жизни. Рассказ об этом событии, содержащий вполне правдоподобные детали, дошел до нас в изложении папского нунция в Варшаве Опизо Паллавичини: «…Феодор, будучи по тринадцатому году, однажды сбирался в пригороды прогуливаться со своими тетками и сестрами в санях. Им подведена была ретивая лошадь: Феодор сел на нее, хотя быть возницею у своих теть и сестер. На сани насело их так много, что лошадь не могла тронуться с места, но скакала в дыбы, сшибла с себя седока и сбила его под сани. Тут сани всею своею тяжестью проехали по спине лежавшего на земле Феодора и измяли у него грудь, от чего он и теперь чувствует беспрерывную боль в груди и спине; вероятно, он проживет недолго».
Может показаться невероятным, что царевич мог остаться в живых под полозьями тяжелых саней. Но, возможно, от перелома позвоночника или иной смертельной травмы его спас рыхлый и глубокий снег.
В течение нескольких месяцев здоровье старшего царевича несколько поправилось. 1 сентября 1674 года, в день празднования Новолетия (7183 года от Сотворения мира), Федор был объявлен наследником престола. Праздники в царской семье шли чередой весь месяц. 4 сентября отмечались именины царевны Марфы Алексеевны. В этот же день Наталья Кирилловна родила третьего ребенка — дочь Феодору. В четверг 17 сентября Софье Алексеевне исполнилось 17 лет. В день ее рождения, совпадающий с днем тезоименитства, Алексей Михайлович посетил службу в домовой церкви Святой Евдокии, а затем угощал дворян, духовенство и придворных именинными пирогами. Тем временем Софья в своих покоях потчевала боярынь, мамок и других приближенных женщин. В тот же день к ней явился «с столом и с кубки от великого государя» боярин и оружничий Богдан Матвеевич Хитрово. Это был первый официальный визит должностного лица к царевне с поздравлениями от коронованного родителя. Следовательно, в глазах отца Софья выглядела уже вполне взрослой.
В последние годы царствования Алексея Михайловича практически всеми государственными делами заправлял фаворит государя Артамон Сергеевич Матвеев — близкий друг его тестя Кирилла Полуектовича Нарышкина. В феврале 1671 года Матвеев возглавил Посольский приказ, в мае 1672-го был произведен в окольничие, а в октябре 1674 года — в бояре. Другим приближенным царя стал боярин и дворецкий Богдан Матвеевич Хитрово, сосредоточивший в своих руках управление всеми дворцовыми учреждениями. В политику он не вмешивался, так что они с Матвеевым не мешали друг другу. Артамон Сергеевич постарался сделать всё возможное, чтобы обеспечить себе полный контроль над государственным аппаратом. Представители княжеской аристократии Никита Иванович Одоевский, Иван Андреевич Хованский и другие были отстранены от руководства приказами. Во главе этих центральных учреждений в большинстве случаев были поставлены не бояре, а стольники и думные дворяне, зависимые от Матвеева. К концу царствования Алексея Михайловича Артамон Сергеевич контролировал более тридцати приказов. В руках княжеской аристократии остался лишь приказ Казанского дворца, управлявший землями Среднего и Нижнего Поволжья. В 1670 году он перешел от Юрия Алексеевича Долгорукого к Якову Никитичу Одоевскому, а спустя два года — к Михаилу Юрьевичу Долгорукому.
Чтобы освободить руководящие посты в государственном аппарате для своих сторонников, Матвеев удалил от двора родственников первой жены государя. Иван Михайлович Милославский в 1674 году был отправлен воеводой в Астрахань, а его двоюродный брат Иван Богданович годом позже поехал в Казань. Несомненно, семнадцатилетняя Софья со старшими сестрами в теремном мирке возмущалась удалением от двора родственников покойной матери и чрезмерным влиянием «безродного» Матвеева, поднявшегося на вершину власти из стрелецких полковников. Чувства царевен разделяли все представители аристократии. Незадолго до кончины Алексея Михайловича датский резидент в Москве Магнус Гэ отметил, что «все бояре были охвачены неизбывной ненавистью к канцлеру и ко всем его родственникам».
Политическая сила Матвеева зиждилась только на милости к нему царя, поэтому его положение было крайне опасным. Впрочем, государь был еще не стар и, казалось, не имел особых причин жаловаться на здоровье. Однако беда пришла внезапно.
В субботу 22 января 1676 года Алексей Михайлович внезапно почувствовал себя плохо и после недельной болезни скончался в семь часов вечера 29 января в возрасте сорока семи лет. Кунраад ван Кленк скрупулезно воспроизвел собранные им сведения о недомоганиях государя и последних днях его жизни: «Что касается особенностей его болезни, доктора первоначальною причиною называли цингу (обыкновенную у московитов болезнь), к которой несколько лет тому назад присоединилась водянка; между тем, никаким образом не удавалось убедить его величество, человека очень тучного, принять какие-нибудь лекарства. Незадолго перед кончиною он немного простудился, а затем к простуде присоединилась лихорадка, с каждым днем всё усилившаяся, так что доктора наконец отчаялись в благополучном исходе болезни. Последнее — тем более, что вместо лекарств он при сильнейшем жаре всё время пил лишь квас, до того холодный, что в нем плавали кусочки льда, которые он глотал; кроме того, для умерения жара он велел класть на живот толченый лед, а также и в руки брал лед. Вследствие этого, при такой неумеренности, нездоровье его царского величества так усилилось, что потеряна была надежда на сохранение его жизни, и уже седьмого числа (28 января по юлианскому календарю. — В. Н.) вечером были в присутствии патриарха совершены над ним обыкновенные в греческой церкви обряды и церемонии. Приняв последнее напутствие, государь прожил еще сутки, часов до 7 вечера; в этот час он умер, незадолго перед кончиною успев еще передать скипетр, а с ним и все свои царства, владения и земли принцу, своему старшему сыну, и исполнив еще кое-какие дела, относившиеся к благосостоянию государства».
Так к девятнадцати годам царевна Софья стала круглой сиротой. Теперь ей приходилось рассчитывать только на себя. Впрочем, у нее пока не было причин опасаться каких-либо жизненных невзгод: на троне оказался брат Федор, выделявший Софью из сестер и относившийся к ней с особой любовью и уважением. При дворе остался и их общий учитель Симеон Полоцкий, так что заметных изменений в жизни царевны не произошло. В ближайшие четыре года ей предстояло продолжать учебу, не беспокоясь о будущем.