Sie hatte jedoch vier Kinder insgesamt:
* Paulus I. (1754-1801):Er trat die Nachfolge seiner Mutter als Kaiser von Russland an.
* Maria (1759-1776):Sie starb im Alter von 17 Jahren.
* Elisabeth (1762):Sie starb kurz nach der Geburt.
* Ein totgeborener Sohn (1773)
Es gibt viele Theorien und Gerüchte über Catherines Beziehungen und die Vaterschaft ihrer Kinder. Es wird jedoch allgemein angenommen, dass Paul I. der Sohn von Peter III. war, obwohl es erhebliche Spannungen zwischen Mutter und Sohn gab.