Gdy królewicz Władysław Zygmunt liczył na obiecany przez Rosjan carski tron, Jan Kazimierz był brany pod uwagę jako przyszły następca tronu. Mimo że Władysław nie został carem Rosji, królowa Konstancja zgłosiła kandydaturę Jana Kazimierza na następcę tronu na sejmie w 1626 roku, mimo że żył przecież jeszcze Zygmunt III. W 1626 roku w czasie sejmu toruńskiego zgłoszony został przez stronników matki i z jej inicjatywy jako kandydat na następcę tronu. Obóz ultrakatolicki w Rzeczypospolitej, przez który królewicz Kazimierz był uznawany za przywódcę, stracił swoje znaczenie po nagłej śmierci królowej w 1631, w związku z czym zostały przerwane nadzieje na wcześniejsze objęcie tronu przez Jana Kazimierza.
Młodość upłynęła przyszłemu królowi w znacznym stopniu na wyprawach wojennych. W 1629 ojciec zabrał go do Prus na wyprawę przeciwko Szwedom. W czasie elekcji brata był posłem do stanów Rzeczypospolitej, następnie brał udział w wojnie smoleńskiej oraz w konflikcie z Turcją. W drodze powrotnej miał dłuższy postój we Lwowie. Zaraził się tam ospą, która pozostawiła ślady na jego twarzy do końca życia.