По свидетельству современников, во время восстания стрельцы действовали от имени Ивана Алексеевича. Главным «изменником» был объявлен Иван Кириллович Нарышкин, поскольку он якобы покушался на жизнь Ивана Алексеевича. Под давлением стрельцов Иван Алексеевич и Пётр Алексеевич были объявлены царями-соправителями. 26 мая Иван V Алексеевич был провозглашён первым («старшим»), а Пётр I Алексеевич – вторым («младшим») царём. Тогда же появилась версия, подкреплённая историческими прецедентами, об «удобстве» двоецарствия, при котором один царь будет занят внешними, другой – внутренними делами. 29 мая регентская власть была вручена царевне Софье Алексеевне. 25 июня 1682 г. братья венчались на царство, причём «старший» царь – подлинной шапкой Мономаха и большим нарядом, тогда как для «младшего» были сделаны копии. В период регентства царевны Софьи (1682–1689 гг.) Иван V Алексеевич не оказывал влияния на политику, он и его новое окружение не делали попыток отстранить Софью от власти. «Старший» царь ограничивался представительскими функциями, которые выполнял не без труда: тяжело шествовал, говорил «слабым и неясным голосом». После того как планы царевны венчаться на царство провалились, Иван V Алексеевич был нужен правительнице как противовес Нарышкиным. В условиях нарастания конфликта между Софьей и Петром I Иван V Алексеевич укреплял режим регентства. Внешне это выражалось в участии Ивана V Алексеевича, отличавшегося набожностью, вместе с царевной Софьей в паломничествах и церковных службах. Лишь в сентябре 1689 г., когда Софья была отстранена от власти Петром I Алексеевичем, Иван V Алексеевич под влиянием своего «дядьки»-воспитателя князя Петра Ивановича Прозоровского отказался от поддержки царевны. 9 января 1684 г. Иван V Алексеевич вступил в брак с Прасковьей Фёдоровной Салтыковой, от которой имел пять дочерей: Марию (1689–1692 гг.), Феодосию (1690–1691 гг.), Екатерину (1691–1733 гг.), выданную Петром за герцога Карла Леопольда Мекленбург-Шверинского, бабку императора Ивана VI Антоновича, Анну (1693–1740 гг.), в 1730 г. ставшую императрицей, Прасковью (1694–1731 гг.). С 1689 г. до кончины Иван V Алексеевич оставался «старшим» царём, неизменно первенствуя в государевом титле. Однако никакого участия в государственных делах он по-прежнему не принимал, ограничиваясь церемониальными функциями. По свидетельству иностранцев, к концу жизни Иван V Алексеевич одряхлел и был поражён параличом. Похоронен в Архангельском соборе Московского Кремля.