Детство Елизаветы прошло в Москве и Петербурге, но о нем мало что известно. Можно с уверенностью сказать, что сестры (Анна родилась в 1708 г., Наталья - в 1718 г.) очень редко видели отца, участвовавшего в непрерывных походах. Когда к мужу уезжала Екатерина, дети переходили под опеку сестры Петра Натальи Алексеевны или семьи А. Д. Меншикова, который в каждом письме Петру сообщал: "Дорогие детки ваши, слава богу, здоровы". Первые упоминания Елизаветы в переписке Петра и Екатерины встречаются весной 1710 г. 1 мая Петр передает привет "четвертной лапушке" - таким было семейное прозвище Елизаветы, которая к этому времени ползала на четвереньках. Летом того же 1710 г. Петр совершает морские походы по Балтике на шняве "Лизетка". В последующие годы поклоны Петра "маленьким", "Лизетке" и ответные приветы "Аннушки, Лизеньки и Натальюшки" становятся все более частыми. Сохранились известия об участии Анны и Елизаветы в свадьбе своих родителей 9 февраля 1712 г. Английский посол Ч. Витворт сообщал, что дочери Петра были "ближними девицами" невесты-матери: "…одной было около пяти лет, а другой - три года; но так как эти царевны по причине слишком нежного возраста не могли переносить усталости, то они присутствовали короткое время и затем их место заняли две царские племянницы".
11 июня 1717 г. Екатерина сообщала, что Елизавета заболела оспой, но "от оной болезни уже освободилась бес повреждения личика своего". Зная, как впоследствии дорожила Елизавета своей красотой, можно понять значение для нее благополучного исхода болезни. Некоторое представление о принципах воспитания детей в царской семье дает письмо Екатерины мамке цесаревны Анны: "Авдотья Ильинична! Слышала я, что вы царевен стали кормить не за одним столом, чему зело дивлюся, для чего не так делаете, как при нас было… впредь не делайте".
Грамоте Елизавета научилась довольно рано - не старше восьми лет. Вообще Петр начал писать особые записки детям уже в 1712 г. Так, в октябре 1712 г. из Карлсбада он сообщал жене: "К дочке-бочке писал о сем". Но тогда трехлетняя девочка не могла прочитать послание отца и самостоятельно ответить ему. Это стало возможно лет пять спустя. В 1717 г. Екатерина просила в письме из-за границы восьмилетнюю Анну "для бога потщиться писать хорошенько, чтоб похвалить за оное можно и вам послать в презент прилежания вашего гостинцы, на что б смотря, и маленькая сестричка также тщилась заслуживать гостинцы". Вероятно, Елизавета действительно "потщилась" - в начале 1718 г. она получила письмо отца: "Лизетка, друг мой, здравствуй! Благодарствую вам за ваши письма, дай боже вас в радости видеть. Большова мужика, своего брата (царевича Петра Петровича. - Е. А.) за меня поцелуй". Каждый знакомый с перепиской Петра скажет, что так царь писал лишь самым близким и дорогим его сердцу людям.
9 сентября 1721 г. в торжественной обстановке Петр обрезал ножницами с платья Елизаветы маленькие белые крылышки, и "государыня цесаревна Елизавет Петровна" была признана совершеннолетней. Начался новый этап в ее жизни. В сущности к нему Елизавету готовили все ее детство. Как известно, Петр стремился подчинить служению государству жизнь не только своих подданных, но и собственную, а также членов своей семьи (ярчайшим примером такого отношения является история его старшего сына Алексея). Если появление на свет очередного сына рассматривалось Петром как рождение наследника, то появление очередной дочери (Екатерина родила всего 11 сыновей и дочерей) оценивалось исключительно с точки зрения упрочения династических связей русского двора с европейскими монархами. Петр первым из русских царей встал на этот путь, выдав своих племянниц Екатерину Ивановну и Анну Ивановну за мекленбургского и курляндского герцогов. Та же судьба ожидала и дочерей Петра - Анну и Елизавету (Наталья умерла в 1725 г.).
В соответствии с перспективными целями петровской династической политики строилось и воспитание царевен. Их учили тому, что могло пригодиться при европейских дворах: танцам, музыке, умению одеваться, этикету и особенно иностранным языкам. С 1716–1717 гг. кроме обычных мамок и нянек в окружении цесаревен появляется учитель танцев француз Рамбур; итальянский, немецкий, французский языки преподавали графиня М. Маньяни, учитель Глюк и виконтесса Латур ла Нуа. Особое внимание уделялось французскому, и впоследствии Елизавета знала его в совершенстве.
Петр намеревался выдать дочь красавицу за одногодка - французского короля Людовика XV или за кого-либо из семьи Бурбонов. Переговоры на эту тему довольно интенсивно велись в первой половине 20-х годов. В начале мая 1721 г. Петр писал в Париж посланнику В. Л. Долгорукому: "Понеже мы в бытность свою во Франции немного заговаривали Виллерою и маме королевской о сватанье за кароля из наших дочерей, а особливо за середнею (понеже равнолетна ему), но пространно тогда за скорым отъездом не говорили, которое дело ныне вам вручаем, чтоб, сколько возможность допустит, производили…" Французская сторона - ее в Петербурге представлял посол Ж.-Ж. Кампредон - серьезно отнеслась к предложению Петра - столь велика стала роль России в европейских делах. Однако чопорный Версальский двор немало смущало происхождение Елизаветы, родившейся от "подлой" женщины, которая в момент появления дочери на свет не состояла в браке с царем. Французский дипломат Ледран писал: "Брачный союз, от коего произошли принцессы, которых он (Петр. - Е. А.) желает выдать замуж, не заключает в себе ничего лестного, и говорят даже, что младшая из этих принцесс… сохранила некоторые следы грубости своего народа".
В конце концов антирусской группировке удалось заморозить переговоры. В 1726 г. они окончательно прервались, так как было получено известие о браке Людовика XV с Марией Лещинской - дочерью недруга России экс-короля Речи Посполитой Станислава Лещинского.
Екатерина, умирая, в мае 1727 г. завещала Елизавете выйти замуж за Карла Августа - князя-епископа Любского, родственник которого голштинский герцог Карл Фридрих в 1725 г. женился на старшей из цесаревен - Анне Петровне. Однако Карл Август, приходившийся, между прочим, дядей будущей императрице Екатерине II, умер в июне 1727 г. С тех пор на протяжении 14 лет, вплоть до своего вступления на престол, Елизавета фигурировала во всевозможных брачных комбинациях. Среди ее женихов упоминались принц Георг Английский, Карл Бранденбург-Байрейтский, инфант дон Мануэль Португальский, граф Маврикий Саксонский, инфант Дон-Карлос Испанский, герцог Фердинанд Курляндский, герцог Эрнст Людвиг Брауншвейгский и многие другие. Ходили слухи даже о сватовстве персидского шаха Надира.
После смерти матери, в годы правления Петра II (май 1727 - январь 1730 г.), Елизавета, можно сказать, стояла у самого трона. Не по летам развитый юный царь на некоторое время полностью подпал под обаяние своей тетки-красавицы. Он не расставался с ней целыми днями, увлекаясь тем, что нравилось Елизавете: танцами, прогулками верхом, охотой и маскарадами. Испанский посол де Лириа, характеризуя в своем донесении обстановку при русском дворе, писал: "Русские (вельможи. - Е. А.) боятся большой власти, которую имеет над царем принцесса Елизавета, ум, красота и честолюбие ее пугают всех; поэтому им хочется удалить ее, выдав замуж". Посол верно уловил настроение родовитой знати: заняв ключевые позиции в высшем правительственном органе - Верховном тайном совете, она подозрительно смотрела на цесаревну - крайне нежелательную для нее наследницу престола. А между тем после смерти сестры Петра II Натальи Алексеевны (1728 г.) шансы Елизаветы на престол значительно повысились. В ноябре 1728 г. испанский посол писал: "Принцесса Елизавета после царя теперь будет ближайшей преемницей короны, и от ее честолюбия можно бояться всего".
Как возможная преемница Елизавета была неудобна верховникам. От нее, как от дочери Петра Великого, можно было ожидать продолжения политики отца-реформатора. А именно критика петровских реформ составляла стержневое направление политики верховников. Поэтому они стремились оттеснить цесаревну от Петра II и лишить ее возможности когда-либо занять престол. Екатерина II вспоминала, что однажды во время загородной прогулки Елизавета говорила о том, как хорошо Петр II относился к ней, и "принялась на чем свет стоит бранить князей Долгоруких, окружавших этого государя, и рассказывать, как они старались ее отдалить от него".
Прибегнув к довольно сложной интриге, лидеры Верховного тайного совета Долгорукие и Голицыны добились того, что Петр II стал отдаляться от Елизаветы, посвящая все время кутежам в компании своего фаворита Ивана Долгорукого. Впрочем, Елизавета и не упорствовала в придворной борьбе за власть, не стремилась внушить молодому царю, какой "системы" ему следует придерживаться в политике. Все ее помыслы были поглощены развлечениями, модами, любовными похождениями. Свидетельством уровня интересов Елизаветы и ее круга в конце 20-х годов может служить письмо из Киля ее ближайшей подруги Мавры Шепелевой, фрейлины Анны Петровны, в 1728 г.: "Матушка царевна, как принц Орьдов хорош! Истинно я не думала, чтоб он так хорош был, как мы видим: ростом так велик, как Бутурлин, и так тонок, глаза такия, как у вас цветом, и так велики, ресницы черния, брови томнорусия, волоси такия, как у Семиона Кириловича, бел не много почерняя покойника Бишова, и румянец алой всегда на щеках, зуби белши и хараши, губи всегда али и хороши, речь и смех, как у покойника Бишова, асанка паходит на осудареву асанку, ноги тонки, потому что молат, 19 лет, воласи свои носит, и воласи по паес, руки паходят очинь на Бутурлини… Еще ж данашу: купила я табакерку и персона в ней пахожа на вашо высочество как вы нагия".