Божиею милостию Царь и Великий Князь, всея Великия и Малыя и Белыя Росии Самодержец, Московский, Киевский, Владимирский, Новгородский, Царь Казанский, Царь Астраханский, Царь Сибирский, Государь Псковский и Великий князь Смоленский, Тверский, Югорский, Пермский, Вятцкий, Болгарский и иных, Государь и Великий князь Новагорода Низовские земли, Черниговский, Резанский, Ростовский, Ярославский, Белоозерский, Удорский, Обдорский, Кондинский и всея Северныя страны Повелитель, и Государь Иверские земли, Карталинских и Грузинских царей, и Кабардинские земли, Черкасских и Горских князей, и иных многих государств и земель, восточных, и западных, и северных отчич, и дедич, и наследник, и Государь и Обладатель.
Фёдор Алексеевич, объявленный престолонаследником после кончины старшего брата Алексея, был очень слаб и болезнен, как и все сыновья Алексея Михайловича от Марии Милославской, с детства страдал «скорбутом» (цингой). Вступил на царский престол в четырнадцать лет.
Одним из его учителей был белорусский монах Симеон Полоцкий, прививший ему склонность ко всему польскому. Царь свободно говорил на польском. Некоторые исследователи предполагают, что он знал латынь. Федор Алексеевич интересовался европейской политикой. На заседаниях Боярской Думы ему и боярам зачитывали составленные в Посольском приказе обзоры западной прессы (куранты). Увлекался музыкой и пением. К свадьбе царя Фёдора Алексеевича на Грушецкой Агафье Семёновне Симеон Полоцкий и новый придворный пиит и ученик Симеона, монах Сильвестр Медведев, сложили широковещательные оды на это «великое и радостное для всей земли Русской торжество».
В первые месяцы царствования Федор Алексеевич тяжело болел и фактическими правителями государства были А.С. Матвеев, патриарх Иоаким и И.М. Милославский. Однако уже к середине 1676 г. царь взял власть в свои руки, после чего Матвеев был отправлен в ссылку.
Короткое царствование Фёдора Алексеевича ознаменовано некоторыми важными акциями и реформами. В 1678 проведена общая перепись населения; в 1679 введено подворное обложение прямыми налогами, увеличившее податный гнёт. В военном деле в 1682 отменено парализующее начальствование в армии местничество, в связи с этим сожжены разрядные книги. Тем самым был положен конец опасному обычаю бояр и дворян считаться с заслугами предков при занятии должности. Для сохранения памяти предков были введены родословные книги. В целях централизации государственного управления некоторые смежные приказы были объединены под руководством одного лица. Получили новое развитие полки иноземного строя.
В 1676—1681 гг. при Фёдоре Алексеевиче была русско-турецкая война (Османского государства и союзного с ним Крымского ханства с Российским государством за украинские земли).
Под влиянием первой жены царя, польской дворянки Агафьи Грушецкой, придворный быт значительно изменился: молодые бояре начали брить бороды, при дворе было запрещено появляться в традиционных охабнях и однорядках .
Будучи широко образованным человеком, царь Федор Алексеевич стал одним из создателей в марте 1681 года Типографской школы при Заиконоспасском монастыре — предтечи Славяно-греко-латинской академии.
Продолжались репрессии против старообрядцев, в частности, был сожжён с ближайшими сподвижниками протопоп Аввакум, по преданию, предсказавший близкую смерть царю. Царица Агафья умерла летом 1681 года в родах единственного ребёнка Фёдора — царевича Ильи; младенец тоже вскоре скончался. Незадолго до смерти царь вступил во второй брак с Марфой Матвеевной Апраксиной, сестрой будущего сподвижника Петра I адмирала Фёдора Матвеевича Апраксина.
Фёдор Алексеевич скончался 27 апреля 1682 года в возрасте 20 лет, не сделав распоряжения относительно престолонаследия. Похоронен в Архангельском соборе Московского Кремля. Вопрос о престолонаследии вызвал волнения, разрешившиеся решением о венчании на царство одновременно двух царей — малолетних Ивана V и Петра I при регентстве их старшей сестры Софьи Алексеевны.