По прибытии в Петербург в скором времени новая императрица взамен старой (Петр III так за более серьезными занятиями и не удосужился короноваться) была провозглашена; гвардия, Измайловский и Семеновский полки, присягнула ей на верность. Преображенцы оказали некоторое сопротивление: среди ротных командиров был Семен Романович Воронцов; он испугался не то чтобы за Петра III, но за свою сестру, выбывшую с ним, и, заручившись поддержкой командира полка майора Воейкова, отправился во главе солдат усмирять бунт. Но преображенцы, увидев рядом с Екатериной своих товарищей из прочих гвардейских полков, обрадованно присоединились к ним, выкликая имя новой императрицы. Воронцов и Воейков были взяты под арест. Сначала в Казанском соборе, затем в Зимнем дворце состоялся триумф Екатерины; кратким манифестом, зачитанным народу в тот же день, она провозглашалась российской императрицей под крики «Ура!». Переворот прошел быстро, бескровно и практически без убытков для граждан: побоям подверглись Георг Голштинский и его супруга да водки и вина было взято в разбитых лавках на общую сумму около 25 тысяч руб.
Что же делал в это время Петр? Он мог бы с армией и верным ему голштинским полком довольно легко, в течение шести недель, как обещал ему фельдмаршал Х. А. Миних, вернуть себе трон, но, убоявшись ответственных решений, пошел на переговоры с супругой: ведь пришлось бы воевать, а он был специалистом лишь по игрушечным солдатикам и нарисованным крепостям… Тем более что Екатерина его опередила: впереди гвардии, на коне (а на лошади она скакала лихо, что признавала сама императрица Елизавета, также весьма смелая всадница), с развевающимися из-под собольей шапки волосами, она направилась в Петергоф. Узнав об этом, Петр выслал к ней посланником князя А. Голицына, чтобы предложить решить дело миром и разделением власти; уже через час, не получив ответа на свои увещевания, он отрекся от престола в пользу Екатерины. Через некоторое время он, разлученный с любовницей (по его личной просьбе Екатерина повелела оставить Петру его скрипку и обезьянку), умер в Ропше, неподалеку от Петербурга. Обстоятельства смерти незадачливого голштинского герцога, так и не сумевшего ужиться с русским народом, до сих пор не выяснены. Говорили (и существуют доказательства), что Цетр Федорович был убит, а уж по приказу императрицы Екатерины или без оного, никому не известно; но вполне возможно — и современные медики это успешно доказывают, — что он скончался от приступа геморроя, вызванного злоупотреблением алкоголем и общим дурным настроением несчастливца. Как бы то ни было, романовская линия на время прекратилась: на престол во второй раз в истории России взошла чистокровная немка и вновь под именем Екатерины.