Царевна Софья появилась на свет в сентябре 1657 года в большой семье царя Алексея Михайловича, который получил прозвище Тишайший и его супруги Марьи Милославской. Из десяти детей царственной четы выжили лишь семеро — пять дочерей и двое сыновей, Федор и Иван. После смерти царя престол перешел к Федору, который правил не долго и не успел оставить наследника.
Смерть болезненного царя Федора, успевшего, однако, за свою короткую жизнь провести несколько жизненно важных для страны реформ ожидали. Опустевший трон открывал дорогу к власти двум боярским кланам — Милославским (родственникам покойной царицы Марии) и Нарышкиным (родственникам здравствующей царицы Натальи, на которой царь Алексей Михайлович женился спустя два года после смерти первой супруги. Год спустя у супругов родился сын — Петр — крепкий и смышленый наследник). Весь вопрос заключался в том, кто быстрее успеет занять трон — кандидат от Милославских — пятнадцатилетний царевич Иван полуслепой и очень болезненный или кандидат от Наршкиных — царевич Петр — здоровый и умный, но всего десяти лет от роду.
Через час после смерти Федора Боярская дума при активной поддержке патриарха Иоакима провозгласила царем малолетнего Петра Алексеевича. Казалось, Нарышкины победили. По обычаю, при малолетнем царе правительницей должна была стать мать — царица Наталья, что означало неизбежную опалу для Милославских и крушение всех надежд царевны Софьи.
По иронии судьбы, все дочери царя Алексея Михайловича, в отличии от сыновей, отличались отменным здоровьем и умом. Особенно среди них выделялась царевна Софья. Но участь царевен XVII была незавидной. Они были лишены простых человеческих радостей и фактически в силу статуса пребывали в заточении в царском тереме. Им было отказано в праве на личное счастье. К 1682 году в Теремном дворце обитали девять царевен. Замуж девицы выйти не могли. Русские бояре — не подходили по статусу, иностранцы — по вере. Всю жизнь царевны проводили в своих покоях в строгой изоляции, выезжая только на богомолье или на важную церемонию. Окна их возов закрывались шторами. А если царевна шла пешком, то ее отгораживали от зрителей суконными полотнищами. Из доступных развлечений — катание летом на качелях в дворцовом саду, зимой — на санях и выступление придворных песенников. Главное занятие царевен — молитвы, церковное богослужение и благотворительность. Все царевны заканчивали образование уже к десяти годам, они с трудом могли написать свое имя. Но Софья упросила позволить ей заниматься дальше вместе с братом Федором под руководством их учителя Симеона Полоцкого. Он вспоминал о царевне, как о любознательной и умной ученице, которая полностью оправдывала свое имя (Мудрая). Крепкая, широкая в кости, порывистая в движениях девушка изучала философию, богословие, риторику, иностранные языки, очень много читала, сочиняла нравоучительные пьесы.
