По воспоминаниям современников, Федор был полным, сильным, румяным и черноглазым юношей, от природы одаренный умом и способностями. Воспитанием царевича руководил "дядька" Иван Чемоданов. Борис Годунов, сам не имевший почти никакого образования, постарался дать сыну намного лучшее воспитание, которое по обычаю получали дети московских государей. Он выписал для сына иностранных учителей и рано приучал юношу к пониманию правительственных дел. Судя по сохранившимся официальным документам, отец ничем не пренебрегал, чтобы укрепить за ним престол, и еще при жизни именовал Федора "великим государем". Уже в 9-летнем возрасте Федор имел собственную государственную печать, принимал послов, регулярно участвовал в заседаниях Боярской думы, в судебной и благотворительной деятельности Бориса Годунова.

В 1599 году 10-летний царевич собственноручным письмом известил монахов Троице-Сергиева монастыря о болезни отца, который не смог к ним приехать.