Екатерина назначила ответственными за проведение свадьбы двух маршалов — Меншикова и Ягужинского и при них 24 шафера.
По обычаям того времени императрица назначила: вместо отцов — генерал-адмирала графа Апраксина и канцлера и кавалера графа Головкина; вместо братьев — генерал-фельдцеймейстера и кавалера графа Брюса и генерала и подполковника гвардии Бутурлина; вместо матерей: цесаревну Российскую и герцогиню Мекленбургскую Екатерину Ивановну, Светлейшую княгиню Меншикову; вместо сестер ближними девицами были назначены: цесаревна Елизавета Петровна и Великая княжна Наталья Алексеевна.
18 мая по Петербургу прошли гвардейские офицеры с командами трубачей, барабанщиков и литаврщиков и объявили, что в пятницу, 21 мая, состоится свадьба и маршалам и шаферам предстоит собраться в 7 часов утра, а сенаторам и генералам — к 11.
18 мая, к 11 часам дня в Летний дворец из Зимнего прибыла императрица вместе со своими дочерями — Екатериной и Елизаветой, и в полдень к дому герцога Голштинского были посланы маршалы и шаферы, чтобы привезти к Анне Карла-Фридриха.
За ним отправились в семи каретах и привезли его вместе с придворными, лакеями и пажами. Герцог нанес визит императрице и в час дня отправился вместе с невестой в церковь Святой Троицы для венчания.
Для этого молодым была подана большая баржа, покрытая коврами и украшенная цветами. За первой баржой шла вторая, и обе они были заполнены приглашенными на свадьбу гостями.
Венчание началось в 3 часа дня под звон колоколов.
К этому времени подошла еще одна баржа: на ней находилась императрица в траурном наряде: 28 января умер Петр, а через 25 дней скончалась их дочь — Великая княжна Наталья Петровна, которой было 6 лет, а со дня ее смерти прошло совсем немного времени — ровно три месяца.
Екатерина вошла в церковь, когда молодых венчал Псковский архиепископ Феофан, а как только венчание закончилось, императрица подошла к дочери и возложила на нее орден Святой Екатерины, который до тех пор носила она сама.
Как только Анна Петровна и Карл-Фридрих вышли из церкви и стали подниматься на баржу, со стен Петропавловской крепости, от Адмиралтейства и с яхты «Принцесса Анна», стоявшей у стенки рядом со свадебным залом, грянули пушечные выстрелы.
После этого молодые и гости направились в Летний дворец и сели за пиршественные столы, где собрались четыреста человек.
Через три часа гости вышли из дворца на большой луг, возле которого был царский огород, а на лугу зажарены были несколько быков, начиненных домашней птицей, и устроены два фонтана вина — белого и красного. Тут же стояли шпалерами гвардейцы, которых поротно стали подводить к вину и мясу и довольствовать их досыта и допьяна.