Tuttavia, aveva quattro figli in totale:
* Paolo I (1754-1801):succedette alla madre come imperatore di Russia.
*Maria (1759-1776):Morì all'età di 17 anni.
* Elisabetta (1762):Morì poco dopo la nascita.
* Un figlio nato morto (1773)
Ci sono molte teorie e voci sulle relazioni di Catherine e sulla paternità dei suoi figli. Tuttavia, è ampiamente accettato che Paolo I fosse figlio di Pietro III, sebbene ci fosse una significativa tensione tra madre e figlio.