Прибывшего в Россию 13 лет от роду принца окрестили по православному обычаю, и в крещении он получил имя своего деда. Юный великий князь был 7 ноября провозглашен наследником престола, «яко по крови нам ближний…» Но столь высокое звание и формальные почести, оказываемые Петру Федоровичу, не принесли ему ни долгожданной свободы, никаких прав, ни тепла и ласки. Вскоре Елизавета поняла, что великий князь как был голштинцем по рождению и воспитанию, так им и останется. В нем не было ни капли любви к новой родине, что в общем-то понятно, а взращивать и лелеять то разумное и доброе, что в мальчике еще сохранилось после долгих лет муштры, у занятой государственными и собственными делами императрицы не было времени. Вновь Петр был препоручен воспитателям: Елизавета сделала ошибку, не убрав от юноши ненавистного Брюммера, но в придачу назначила учителей, которые наставляли будущего императора России в науках и новом языке. Академик Якоб Штелин стал его главным наставником. Он оставил подробные записки о своих занятиях с наследником престола, о его характере и способностях, в которых, конечно же, сильно преувеличил свой талант воспитателя. Но можно сказать с уверенностью: записки Штелина, как и воспоминания прочих людей, знавших Петра Федоровича близко, доказывают, что его портрет, рисующий слабоумного, несправедлив. Предметами, которые ему нравились, он с огромным удовольствием и усердием занимался, а его замечательная память позволяла без проблем запоминать сведения из русской истории, точных наук. Излюбленным теоретическим предметом Петра Федоровича была фортификация. Он мог часами чертить планы крепостей, изменяя масштабы в своих чертежах. Такое усердие радовало и наставников, и императрицу, которая продолжала видеть в племяннике отражение своего отца; он так многого достиг, не получив должного образования, что ж будет из Петра Федоровича, которого учили «так, как следует». Но великий князь был неусидчив и нетерпелив: когда предмет ему не нравился (например, ненавистный русский язык, который он так и не освоил, или православный закон божий) или надоедал, а такое случалось частенько, он начинал отвлекаться, зевать и забрасывал занятия. А чего еще можно ждать от почти мальчика, не знавшего нормального детства с шалостями и играми? Катехизис был заучен мальчиком наизусть, но не оказал влияния на его протестантскую душу.
Непременной составляющей воспитания из голштинского герцога будущего российского императора должна была стать женитьба: кровь Романовых на престоле великой страны не должна была прерваться, а поэтому наследственность великих предков должна была быть передана потомкам Петра Федоровича. Выбор супруги для наследника престола — дело весьма ответственное, и императрица занялась им сама. В Елизавете было множество недостатков, но все признавали и признают: она, как никто другой, умела подбирать людей (Петр Федорович был одной из немногих ее ошибок, когда вопросы родства затмили все прочие критерии выбора). Посланники России в разных странах долгое время собирали подробнейшие сведения о девицах, годившихся на столь ответственный придворный «пост». Всестороннему анализу подвергались происхождение претенденток, положение их семьи в мире и истории, чистота крови, здоровье и пр. Внешние данные девицы никакой роли не играли, ведь речь шла не о чувствах, а о благе государства. С подачи прусского короля Фридриха II, которого едва ли не обожествлял ее племянник и который был человеком весьма разносторонним и дальновидным, Елизавета обратила внимание на принцессу Ангальт-Цербстскую, Софию Фредерику Августу. Девочка удовлетворяла всем критериям: ее семья была довольно незначительной, без претензий, и брак с наследником российской короны должен был осчастливить ее. Сама София была весьма умна и обаятельна, не по годам развита, обладала хорошими манерами, тактом и обаянием, хотя и не красотой. Когда Фридрих Великий высказал в письме пожелание видеть ее супругой Петра Федоровича: «Не скрою, что, испытывая особое уважение к вам и к принцессе — вашей дочери, я всегда хотел уготовить ей необычное счастье. А посему задаю себе вопрос, нельзя ли выдать ее замуж за кузена в третьем колене, великого князя России…», будущая великая императрица и ее мамаша, дама весьма амбициозная, отправились в далекую Московию.