No deseando sucederle, se refugió bajo la protección del emperador Carlos VI del Sacro Imperio Romano Germánico, hasta que, presionado por su padre, regresó a su patria bajo falsas promesas de clemencia.
Juzgado por un tribunal, fue condenado por traición y conspiración contra el zar, siendo ejecutado mediante latigazos.
Su nombre le fue dado en honor a su abuelo, el zar Alejo I de Rusia.
En sus primeros años quedó bajo el cuidado de su abuela, la zarina viuda Natalia Narýshkina.
Sin embargo, el joven zarévich no gustaba de la vida militar; sus preceptores destacaban su brillantez, pero en otros campos, como la arqueología o la eclesiología, sus principales inclinaciones.
El zarévich seguía molesto con la figura del zar, sobre todo debido al odio que sus reaccionarios preceptores le habían inculcado.
En 1708, Alejo fue enviado a Dresde, donde completó su formación en francés, alemán, matemáticas y poliorcética.
Uno de los términos del contrato matrimonial estipulaba que los hijos concebidos serían educados en la fe ortodoxa, si bien la esposa podría conservar su religión protestante; esta cláusula no fue bien recibida por los más rusófilos consejeros del zarévich.
Tuvieron dos hijos: En 1714, el zarévich abiertamente mostró su distanciamiento de su esposa trayendo a la corte a su amante, Afrosinia Fiódorova, una mujer de origen finés que había conocido durante su estancia allí.
Temiendo que algo pudiera sucederle, el zarévich cambió de parecer y huyó a Viena para ponerse bajo la protección del emperador Carlos VI del Sacro Imperio Romano Germánico.
Se iniciaron las negociaciones para la vuelta a casa del heredero al trono ruso; Alejo exigía que fuese perdonado por su marcha y que se le permitiera residir con Afrosinia (ahora visiblemente embarazada) en paz.
El caso se complicó aún más para el ex-heredero, pues ahora era visto como un traidor hacia su padre; puesto que este había jurado respetar la voluntad de su hijo de vivir en paz con su amante, el caso fue dejado a un consejo de prelados, ministros, senadores y aristócratas.
Tras la muerte del zar Pedro, le sucedió en el trono el hijo del desdichado Alejo, Pedro Alekséyevich, quien tampoco reinaría mucho tiempo, finalizando así la línea masculina de la dinastía Románov.
Respecto a su hijo con su amante Afrosinia nunca más se supo, pues ella dio a luz en San Petersburgo bajo la custodia del zar, pero desconociéndose el destino que sufrió su retoño.