Как бы то ни было, но Елизавета была рада рождению внука. Она тут же забрала его у невестки и воспитывала сама — к ужасу Екатерины, желавшей для сына совсем другой системы воспитания. Именно это стало в будущем причиной довольно сложных отношений между императрицей и ее наследником. Екатерина боялась, что Павел отстранит ее от трона. Есть предположения, что своим наследником она хотела сделать внука Александра.
Салтыкова спешно отослали из Петербурга, но Екатерина быстро нашла ему замену в лице молодого польского дипломата Станислава Понятовского. Но от Понятовского Елизавета тоже постаралась избавиться. Тогда в жизни Екатерины появился Григорий Орлов — бретер, силач, герой Семилетней войны и один из самых красивых мужчин своего времени. Дело дошло до рождения у них в апреле 1762 г. сына Алексея, отданного на воспитание в чужие руки. Впоследствии он получил титул графа Бобринского, а Павел I признал в нем единоутробного брата.
К моменту смерти Елизаветы, последовавшей 25 декабря 1761 г., отношения между Екатериной и Петром совсем испортились. Великий князь обзавелся любовницей — отличавшейся редкой некрасивостью фрейлиной Елизаветой Воронцовой. Было весьма вероятно, что новый император отошлет жену в монастырь, а императрицей сделает Воронцову. Во всяком случае, он неоднократно заявлял об этом, а однажды даже решил заключить жену в крепость, но придворные отговорили его от этого скандального шага. Екатерине, давно нашедшей сторонников среди придворных и военных, отрицательно относившихся к вечно пьяному императору, сверх меры увлеченному прусскими порядками, не оставалось ничего, кроме переворота.
Безмерно преданный Екатерине, Орлов привлек к заговору своих братьев и других сторонников великой княгини из числа гвардейцев. 28 июня 1762 г. брат Григория, Алексей Орлов, разбудил великую княгиню и отвез ее в казармы Измайловского полка. Там ее провозгласили императрицей. То же повторилось в казармах Семеновского полка. Солдаты и офицеры сбросили введенную Петром III ненавистную им форму прусского образца и надели русские мундиры. Вскоре в Зимнем дворце началась присяга гражданских и военных чинов. А Екатерина в мундире Преображенского полка, бывшем ей чрезвычайно к лицу, верхом во главе войск направилась из Петербурга в Ораниенбаум, чтобы арестовать мужа. После неудачной попытки вступить в переговоры Петр направил жене письмо с отречением. На российский престол взошла новая императрица Екатерина II — после Петра I наиболее яркая и талантливая фигура в истории российского самодержавия.