V roku 1716 dal Peter synovi ďalšie ultimátum – buď bude slúžiť krajine a bude následníkom, alebo odíde do kláštora. Alexej zbalil kufre a požiadal o azyl vo Viedni u cisára Karola VI. Vojna s Tureckom však Viedeň nabádala k ostražitosti. Z Viedne požiadali o azyl pre následníka Anglicko, a zatiaľ Alexeja potajomky dopravili do Tirolska.

V marci 1717 vyslal Peter svojich ľudí do Viedne, aby neposlušného syna zatkli. Našli ho a odovzdali mu list, v ktorom ho otec ubezpečoval o tom, že keď sa podriadi, bude mu odpustené (tieto Petrove praktiky sú už dôverne známe z konfliktov s Jevdokijou aj Sofiou). Alexej ustúpil a v Kremli zasadlo 3. februára 1718 zhromaždenie, na ktorom sa rozhodovalo o cárovičovom osude. Bol predvedený aj samotný Alexej, ktorý musel udať svojich komplicov a priznať, že si prial otcovu smrť. Cirkevní hodnostári na Petrovu otázku, ako má syna potrestať, odpovedali, že osud Alexeja je v rukách božích. Svetskí hodnostári si priali jeho smrť. 28. júna prišli do Kremľa o ôsmej hodine ráno vypočúvať Alexeja, ktorý „náhodou“ okolo šiestej večer zomrel. Oficiálna verzia jeho smrti mala znieť: keď mu bol oznámený verdikt súdu, dostal záchvat, upadol do bezvedomia, na chvíľu sa prebral, prosil Petra o milosť, vyspovedal sa a po kresťansky zomrel.

Historický fakt je: Alexej bol udusený vankúšom. Aj keď si Peter nepošpinil ruky synovou krvou priamo, nijako ho to neospravedlňuje a pripomína to ohavný čin Ivana Hrozného, pri ktorého mene si každý predstaví obraz s hroznou scénou, keď cár drží na rukách svojho syna, ktorého zavraždil.
Hoci je meno Petra nesmrteľné, jeho telesná schránka bola asi taká smrteľná, ako to je u každého iného človeka. Zdravotné problémy Petra Veľkého sa vyskytli už pred jeho štyridsiatkou, keď sa liečil v Karlových Varoch. Na sklonku života sa, ako to už býva, zdravotné problémy kopili, historické zdroje hovoria o urémii. Umieral údajne vo veľkých bolestiach. O jeho smrti hovorí monografia Peter Veľký: „Zomrel v strašných mukách 28. januára 1725. Predtým od bolesti niekoľko dní príšerne kričal, potom zoslabol a už len stonal. Jeho telo pochovali až po štyridsiatich dňoch a zúfalá Katarína, vyhlásená za imperátorku, ho srdcervúco oplakávala. Sám imperátor ju už nestihol (alebo nechcel?) vyhlásiť za svoju zástupkyňu, následníčku (vraj ho podviedla so svojím komorníkom; pozn. aut.). Pred smrťou ešte ochabujúcou rukou napísal na papier: „Odovzdajte všetko...“ Ale komu? Kto to mohol vedieť?“

Peter bol mŕtvy, no zostal po ňom unikát v podobe Petrohradu. O jeho založení a zveľadení uvažoval už počas vojny so Švédmi. Konkrétnu podobu jeho plány nadobudli v roku 1703, keď nad budúcim mestom zadunela už spomínaná delostrelecká salva na počesť vybudovania pevnosti. Po postavení katedrály sv. Petra a Pavla začali pevnosť nazývať Petropavlovskou a mesto, ktoré sa rýchlo rozrastalo, dostalo názov Sankt Peterburg. Na jeho výstavbu si prizýval Peter rôznych domácich aj zahraničných majstrov a od začiatku o ňom uvažoval ako o budúcom hlavnom meste svojej ríše, čo sa zrealizovalo v roku 1712. Podaktoré budovy boli postavené na základe cárových projektov a návrhov.

Z pôvodných drevených stavieb sa dodnes zachoval drevený domček, v ktorom prespával. Rok po založení pevnosti postavili na druhom brehu Nevy lodenicu – Admiralitu. Rýchla výstavba mesta si vyžiadala nielen slávu, ale aj obete – najmä na životoch nevoľníkov, ktorí tu pracovali na palácových komplexoch, cestách, mostoch, kanáloch. Už v 18. storočí sa stal Petrohrad dôležitým centrom – zriadili tu ruské prírodovedecké múzeum Kunstkameru, otvorili prvé ruské observatórium, inštitúcie Akadémie vied, divadlo, školy (najvýznamnejšia bola Námorná akadémia). Postupne, s pribúdaním rokov, sa mesto zveľaďovalo.