Прошло около семи месяцев со времени второго грозного послания к сыну; казалось, что, отвлеченный своим вторым путешествием и важными политическими заботами, отец забыл о своих требованиях. Но очевидно, какая-то близкая особа не допускала подобного забвения. В конце августа 1716 года Петр вдруг из Копенгагена шлет в Петербург гонца с третьим грозным посланием. Он пишет, что напрасно семь месяцев ждал от сына «резолюции на известное дело», вместо которой тот пишет только о здоровье. А потому пусть или немедленно пострижется в монахи, или не мешкая приезжает к отцу, чтобы принять участие в военных делах. И то и другое решение представлялось царевичу гибельным, а так как план бегства уже созрел, то он поспешил воспользоваться отцовским вызовом и быстро собрался в дорогу, о чем известил князя Меншикова. Последний полюбопытствовал о его намерении относительно Евфросиньи. Алексей ответил, что возьмет ее только до Риги, откуда отпустит в Петербург. «Возьми ее с собою», — сказал Меншиков. Конечно, царевич лгал в том, что берет возлюбленную только до Риги. Но и Меншиков, советующий или, точнее, позволяющий с нею не расставаться, тем самым намекает на существование какого-то плана, каких-то коварно расставленных сетей, в которых Алексей должен был неминуемо запутаться, — все равно, поедет ли он к отцу или убежит. Не так были просты Екатерина и Меншиков, чтобы им не приходил в голову соблазн для Алексея воспользоваться удобным случаем для бегства. А раз он им воспользуется, то судьба его как государственного преступника определялась заранее и наследование им престола навсегда устранялось. Возможно, что назревшая заранее мысль о бегстве не осталась неизвестной близко наблюдавшему за ним светлейшему князю Меншикову.
Перед отъездом Алексей побывал в сенате, чтобы проститься с сенаторами. Среди них была партия, неприязненная светлейшему, с князем Долгоруким и Голицыными во главе, а потому благосклонная опальному царевичу. Но до какой степени вельможи боялись явно обнаружить свои чувства, показывает пример известного правдолюбца князя Якова Долгорукого. Он и прежде просил Алексея не посещать его, потому что за сими посещениями надзирают. А теперь, при прощанье в сенате, когда царевич стал на ухо говорить Якову Федоровичу, чтобы не оставлял его, тот обещал, но попросил прекратить сей разговор, так как «другие-де смотрят на нас».
Алексей постарался возможно более запастись на дальнюю дорогу денежными суммами. Между прочим, Меншиков дал ему 1000 червонцев, сенат ассигновал 2000 рублей, да проездом в Риге он занял у обер-комиссара Исаева 5000 червонцев и на 2000 рублей мелочи. Свой замысел он, по-видимому, тщательно скрывал и только камердинеру Ивану Большому Афанасьеву открылся, что едет не к отцу, а в Вену к цесарю или в Рим. Кроме Евфросиньи он взял с собою ее брата Ивана Федорова и не более трех служителей, Носова, Судакова и Меера. Довольный и полный надежд, он выехал из Петербурга 26 сентября 1716 года. По дороге между Ригою и Либавою царевич встретил свою тетку царевну Марью Алексеевну, которая возвращалась из Карлсбада, и долго с нею беседовал. Тетка пожурила его за то, что он почти забыл о своей матери и даже не писал ей, конечно боясь отца, а насчет сего последнего сообщила какие-то пророчества о его будущем примирении с первой женой и предстоявшем запустении Петербурга, причем неодобрительно отозвалась о Екатерине Алексеевне. Следом за царевной ехал Александр Кикин, царевич увиделся с ним в Либаве. Последний сообщил, что нашел ему убежище при посредстве русского резидента в Вене Абрама Веселовского; по докладу вице-канцлера Шенборна цесарь обещал принять царевича как свояка по жене и даже назначить ему содержание, вероятно, тысячи три гульденов в месяц. Алексей Петрович проехал Данциг, а затем вдруг свернул с прямого пути в Данию и тайком направился на Франкфурт-на-Одере, оттуда на Бреславль, потом на чешскую Прагу и, наконец, на Вену, стараясь по возможности заметать следы и выдавая себя на почтовых станциях и в гостиницах то за русского подполковника Коханского с женою и служителями, то за польского кавалера Кремеиецкого.
9 ноября беглец достиг Вены и остановился в гостинице. На следующий день поздно вечером имперский вице-канцлер граф Шенборн уже разделся и собирался лечь в постель, когда ему доложили, что какой-то незнакомец желает с ним говорить. Тщетно граф отказывался принять его немедленно и откладывал объяснение до утра. Незнакомец ломаным немецким языком настаивал, ссылаясь на крайне важное дело, о котором тотчас необходимо донести императору. Вице-канцлер наконец уступил. Слуга царевича Яков Носов (это был он) без всяких предисловий объявил, что русский царевич Алексей Петрович прибыл тайно, хочет видеть графа и ждет у подъезда. Шенборн поспешил одеться и принять гостя наедине. Алексей казался сильно взволнованным, быстрыми шагами начал ходить по комнатам и разразился потоком горьких жалоб. Он говорил, что приехал умолять своего шурина-императора о покровительстве и спасении, что отец хочет лишить его не только престолонаследия, но и самой жизни, тогда как он перед отцом ни в чем не виноват, что от него требуют немедленного пострижения в монахи, и в заключение просил, чтобы тотчас вели к императору. Шенборн старался его успокоить, уверял, что здесь он в полной безопасности, что в такое позднее время невозможно беспокоить государя, а вместо того лучше откровенно и точно раскрыть вице-канцлеру все обстоятельства, о которых он мог бы основательно доложить его величеству.
Выпив стакан мозельвейну и несколько успокоясь, Алексей принялся рассказывать свою жизнь и остановился на отношениях к нему отца, мачехи и Меншикова. Хотя он не склонен к военному делу, отец был к нему добр, пока не пошли у него дети и пока царица сама не родила сына. С той поры она вместе с Меншиковым всячески стала вооружать против него царя; в то же время старались его запоить вином до смерти; Меншиков намеренно дал ему плохое воспитание, обходился с ним грубо, не заставлял учиться, окружал дурными людьми и глупцами. Хотя он и отказался от престолонаследия, но вследствие страха и насилия, и притом только за себя, а не за своих детей, которых поручает покровительству императора. Старался царевич оправдать и свое поведение относительно покойной супруги, которая-де много терпела от царя и царицы. Распространялся о крайнем жестокосердии и кровожадности своего отца, который много пролил невинной крови и даже собственноручно, а потому умолял не выдавать его царю, что было бы равносильно смертному приговору. Когда вице-канцлер заговорил о возможности его примирения с отцом, Алексей отвергал всякую надежду на примирение и с горькими слезами просил открытого покровительства со стороны цесаря. Шенборн, наоборот, убедил его пока содержать себя в тайне. На том они расстались. На следующий день вице-канцлер, конечно, доложил обо всем Карлу VI. Император одобрил его действия и немедленно собрал конференцию из министров и близких людей для обсуждения вопроса, как поступить с царевичем. По докладу сей конференции император решил принять беглеца под свое покровительство, но держал его в секрете и даже не допускал свидания его с их императорскими величествами, и тем более, что императрица была в то время беременна. Для скрытого его пребывания велено было приготовить помещение в тирольском замке Эренберг, а пока укрыли его в одном местечке под Веной, и тут одному из министров поручено было в подробностях исследовать его дело. Царевич еще обстоятельнее изложил историю своих отношений к отцу, а также все те пункты своих жалоб и просьб, которые он сообщил вице-канцлеру при первом своем свидании. К жалобам о покровительстве и невыдаче отцу он присоединил просьбу о присылке к нему греческого священника, ибо, строго наблюдая православные обряды и посты, он особенно желал иметь его при наступавших рождественских праздниках. Эта просьба, однако, не была удовлетворена, так как не соответствовала потребности сохранять в тайне его пребывание.