В 1698 году император Петр I пожелал развестись со своей первой женой Евдокией Федоровной Лопухиной и заточил её в монастырь. Царевича Алексея , сына от этого брака, воспитывали чужие люди. Он редко видел своего деятельного отца, не понимал его замыслов и боялся его неукротимого гнева. Когда наступило время, царь подыскал Алексею невесту - принцессу Брауншвейг - Вольфенбюттельскую Шарлотту Христину Софию. Алексею она не приглянулась: худая, некрасивая, холодная. Однако отец был непреклонен. Свадьба состоялась 14 октября 1711 года в городе Торгау.
Едва закончились свадебные торжества, Петр I отправил царевича Алексея в Польшу, куда за ним последовала жена. Казалось, между новобрачными возникло взаимное чувство. 4 января 1712 года Шарлотта писала своим родным: "Царевич окружил меня своей дружбой, с каждым днем демонстрирует мне знаки своей любви, так что я вправе сказать, что совершенно счастлива..." Но тут , по приказу Петра Великого , Алексей был послан в Померанию, а затем в Мекленбург. Шарлотта скучала по мужу и волновалась за его судьбу. "Я нежно люблю царевича, моего супруга, - писала она матери. - Я бы нисколько не дорожила жизнью, если бы могла её принести ему в жертву или этим доказать ему мое расположение, и хотя я имею всевозможные поводы опасаться, что он меня не любит - мне кажется, что мое расположение от этого ещё увеличивается...."
Один из современников так описывал царевича Алексея: "Он был хорошего роста, лицо имел смуглое, черные волосы и глаза, серьезный вид и грубый голос... Он постоянно окружен был гурьбою разнузданных, невежественных священников и тех ничтожных персон дурных свойств, в обществе которых он постоянно ратовал против упразднения отцом своих старых привычек и говаривал, что он тотчас по вступлению во власть правительственную Россию вернет к прежнему".
Находясь вдали от супруги, Алексей окончательно к ней охладел. Вскоре Шарлотта уже жаловалась родителям: "Моё положение гораздо печальнее и ужаснее, чем может представить чье - либо воображение. Я замужем за человеком, который меня не любил и теперь любит ещё менее чем когда - либо...". В октябре 1713 года Петр I повелел Шарлотте выехать в Петербург. В России Шарлотта получила титул кронпринцессы. Согласно брачному контракту, в Петербурге был создан для неё отдельный от двора мужа собственный двор, где служили немецкие чины. Шарлотта сохранила лютеранскую веру. Она не хотела учить русский язык и изучать обычаи своей новой родины. Замкнувшись в рамках своего двора, она вела тихую жизнь, избегая общения с представителями русской знати, стараясь не посещать приемов и празднеств.
Царевичу Алексею было недосуг решать проблемы супруги. Он пьянствовал и распутничал, Шарлотта мирилась с его невниманием. Когда в 1714 году кронпринцесса ожидала первого ребёнка, Алексей неожиданно уехал за границу, даже не удосужившись заранее предупредить жену. 12 июня Шарлотта родила дочь Наталью. Весть об этом не заставила царевича спешно вернуться домой, а когда он все же прибыл на родину, то вновь зажил своим двором, нанося визиты супруги раз в неделю. 12 октября 1715 года Шарлотта произвела на свет мальчика, названного в честь деда Петром.
Роды были тяжелыми, и спустя несколько дней кронпринцесса скончалась.
Её торжественно похоронили 28 октября на территории Петропавловской крепости.
На следующий день после погребения Шарлотты в семье императора Петра I родился сын, названный Петром. Отныне раздражение государя в отношении царевича Алексея как наследника престола стало нарастать. У него родилась мысль объявить младенца Петра Петровича своим продолжателем. На этом , скорее всего, настаивала и жена Екатерина Алексеевна. Разлад между государем и Алексеем Петровичем стал неотвратим.