Екатерина родилась 21 апреля 1729 года.
Отец ее, принц Христиан-Август Ангальт-Цербстский, был младшим братом мелкого немецкого владетельного князя. Принц Христиан-Август был очень беден, и ему пришлось служить.
Прусский король Фридрих Великий дал ему место губернатора Померании. Жена принца Христиана, урожденная Иоанна-Елизавета Гольштейн-Готторпская, была в молодости очень красива и вела себя довольно легкомысленно. Ею увлекался прусский король Фридрих Великий, и Екатерина II была его незаконной дочерью.
Вот почему эта маленькая немецкая принцесса пользовалась его особым расположением, и прусский король делал все от него зависящее, чтобы выдать свою незаконную дочь за наследника русского престола.
Помимо Фридриха Великого, у принцессы Иоанны-Елизаветы был еще один возлюбленный – незаконный сын знатного русского вельможи Бецкого, с которым она познакомилась, бывая в Париже.
Свой пылкий, увлекающийся темперамент Екатерина II унаследовала от своей матери.
Принц Христиан, по-видимому, не знал о романах своей супруги. Он нежно любил жену и дочь, был образцовым семьянином, управлял Померанской провинцией и командовал пехотным Ангальт-Цербстским полком.
Жили родители Екатерины бедно, не во дворце, а в обыкновенном доме, и маленькая София-Августа-Фредерика-Амалия играла на городской площади с другими детьми штеттинских бюргеров. Когда к принцессе приходили гости – жены видных горожан, – то маленькую Софихен заставляли целовать им руку или край платья.
Относительно воспитания Екатерины II мнения историков расходятся. Многие говорят, что ей почти не дали образования. Однако из ее записок известно, что в детстве у нее была гувернантка, француженка Кардель, и два учителя – капеллан Перо и преподаватель чистописания Лоран. Учили ее и музыке, а немец Ролиг давал ей уроки клавесина.
По словам Екатерины II, ее гувернантка нигде не училась, но была очень развитая и начитанная девушка. Благодаря, ей Екатерина рано познакомилась с Корнелем и Мольером, хотя учитель немецкого языка Вальтер старался привить ей любовь к немецкой литературе.
Мать обращалась с дочерью очень жестоко, награждая ее пощечинами за каждый пустячный проступок. По-видимому, это была грубая, властолюбивая и жестокая немка, очень гордящаяся своим родством с русским императорским домом. Ее двоюродный брат, принц Гольштейн-Готторпский, был женат на родной сестре императрицы Елизаветы Петровны – Анне Петровне. А родной брат отца принц Карл-Август, епископ Любекский, был женихом Елизаветы Петровны. О нем еще поговаривали при жизни ее матери, императрицы Екатерины I. Елизавета Петровна страстно любила своего жениха, но он заболел незадолго до свадьбы и умер, к безграничному отчаянию своей невесты, которая всю жизнь с тоской вспоминала о нем.