Общеизвестно: жизнь на правах пленника — малоприятное состояние. Даже «золотая клетка» попавшему в силки кажется тюрьмой. Очевидно, и Дмитрий Кантемир не слишком вольготно чувствовал себя при дворе султана. Но совершенно очевидно, что судьба благоволида юному пленнику, так как время, проведенное им в Константинополе в качестве заложника, не прошло даром: Дмитрий Константинович получил в Стамбуле прекрасное образование.

Дмитрий Кантемир обучался в константинопольской Греко-латинской академии, изучил латинский, греческий, турецкий, персидский, арабский, русский, румынский, итальянский, французский языки. За время пребывания в османской столице он приобрел обширные связи и знакомства среди приближенных султана. Несмотря на то что в 1691 году Дмитрий Константинович был отпущен в Молдавию, в Стамбуле он успел приобрести авторитет и в дальнейшем пользовался доверием в султанском окружении, что позволяло ему многие годы занимать довольно высокие государственные посты в Османской империи. История, география, архитектура, философия, математика, музыка — вот далеко не полный перечень предметов, изученных и блестяще усвоенных Кантемиром. Дмитрию Кантемиру приписывают первенство во введении в музыкальную культуру османов нотной грамоты, а также авторство нескольких восточных мелодий, впоследствии неоднократно использованных композиторами — признанными классиками европейской музыкальной культуры. В Константинополе и позже, в России, Дмитрий написал также ряд научных работ по истории, политике, культуре Османской империи, которые обрели европейскую известность и долгое время оставались единственными источниками для изучения Турции востоковедами, путешественниками, дипломатами. Впоследствии Д. Кантемира избрали членом Берлинской академии наук. Благодаря своим энциклопедическим знаниям и обширным политическим связям Дмитрий Кантемир приобрел известность не только в Стамбуле, но и в Молдавии.

После смерти отца Константина Федоровича молдавские бояре избрали Дмитрия своим господарем, но султан не утвердил его кандидатуру, и в 1695 году правителем Молдавии стал старший брат Дмитрия Константиновича Антиох. Двадцатидвухлетнему Антиоху Константиновичу приходилось постоянно лавировать между двумя вековыми завоевателями Молдавии: Польшей и Турцией. Наиболее опасной для независимости молдавского государства оставалась Османская империя. Очевидно, именно поэтому Антиоху в Константинополе был нужен надежный и преданный представитель, коим и явился младший брат — единомышленник.

Дмитрий Константинович опять поселился в османской столице и долгие годы достойно представлял Молдавское княжество в Порте, во всех политических перипетиях поддерживая и отстаивая интересы правящего клана Кантемиров. Даже во времена неудач Антиоха Константиновича искушенный в политических интригах Дмитрий умел возвращать престол своему старшему брату. В общей сложности с небольшими перерывами Дмитрий Кантемир прожил в Константинополе около двадцати двух лет.

У Дмитрия Константиновича была большая семья: жена Кассандра Кантакузен, происходившая из древнего византийского императорского рода и являвшаяся дочерью Валашского (Венгерского) господаря; дочери Мария и Смарагда; сыновья Константин, Матвей, Сергей (Сербан) и Антиох. Кантемиры размещались в большом роскошном дворце, окруженном высокой стеной. Развалины этого дворца сохранились до настоящего времени в главном христианском районе Старого Стамбула Фенер (по-гречески «маяк»). В Фенере в течение нескольких столетий проживала административная и деловая элита Османской империи. Образованные фанариоты, жители Фенера занимали высокие должности при султане, служили переводчиками, назначались наместниками султана в вассальных государствах. В настоящее время в Фенере, на одной из полуразрушенных стен, имеется мемориальная доска в память когда-то проживавшего здесь Д.К. Кантемира.

Жизнь домашних внутри дворца была организована на восточный манер. Как принято, существовала женская и мужская половины дома. Мать Кассандра воспитывала старшую дочь Марию в строгости. Девочка получила блестящее домашнее образование. Знала, помимо молдавского, венгерского, турецкого, персидского, греческого, еще несколько европейских языков. Любовь к России и русскому языку ей привил отец Дмитрий. К тому же их семью часто навещал русский посол в Константинополе П.А. Толстой, беседы и общение с которым оставляли неизгладимый след в душе Марии. Толстой в ее восприятии был представителем той незнакомой и заманчивой европейской жизни, которой так восхищался отец. Из его уст девочка впервые услышала о замечательном русском царе Петре Алексеевиче, который очень много хорошего сделал для своего народа и государства.

Так судьба распорядилась, что впервые одиннадцатилетняя Мария Кантемир увидела Петра I в 1711 году, во время пребывания русской армии в Яссах (столица тогдашней Молдавии), а спустя еще какое-то время она стала возлюбленной Петра Алексеевича, и ее личная жизнь на долгие годы переплелась с русским царем и его окружением. По утверждению исследователей, чувство, вспыхнувшее между государем и Марией Кантемир в конце 20-х годов XVIII века, было взаимным и страстным. Мария Дмитриевна стала одной из самых влиятельных и красивейших статс-дам русского императорского двора.

В 1708 (по другим сведениям — в 1709-м) году в семье Кантемир в Константинополе появился на свет младшенький сын Антиох — будущий знаменитый российский поэт, переводчик, дипломат. Исследователь биографии Антиоха Дмитриевича Р.И. Сементковский, высоко оценивая заслуги Кантемира-поэта, писал в конце XIX века: «…он был родоначальником гоголевского «смеха сквозь слезы», он сильною рукою указал русской литературе то направление, которое так пышно расцвело в лице Фонвизина, Гоголя, Салтыкова и которое составляет основную ноту русской поэзии, преобладающее ее настроение…»

Антиоху было всего два-три года, когда семья Кантемир переехала на постоянное место жительства в Россию. Антиох Дмитриевич рано остался сиротой, и заботы о его воспитании и образовании взяла на себя старшая сестра Мария Дмитриевна, которая стала для него самым близким и преданным другом на всю жизнь. Отец Дмитрий Константинович имел огромное влияние на сына. По утверждению Р.И. Сементковско-го, именно отцу в значительной степени обязан русский поэт-сатирик тем, что стал впоследствии одним из самых просвещенных людей первой половины XVIII века.