Вырос при интеллектуальном дворе Екатерины Великой; воспитатель — швейцарец-якобинец Фредерик Сезар Лагарп ознакомил его с принципами гуманности Руссо, военный учитель Николай Салтыков — с традициями русской аристократии, отец передал ему своё пристрастие к военному параду и научил его совмещать душевную любовь к человечеству с практической заботой о ближнем. Екатерина II считала своего сына Павла неспособным занять престол и планировала возвести на него Александра, минуя его отца.

В 1793 году женился на дочери маркграфа Баденского Луизе Марии Августе (Luise Marie Auguste von Baden), принявшей имя Елизаветы Алексеевны.

Некоторое время проходил военную службу в Гатчинских войсках, сформированных его отцом; здесь у него развилась глухота левого уха «от сильного гула пушек».