Vendar je imela štiri otroke skupaj:
* Pavel I. (1754-1801):Nasledil je svojo mater kot ruski cesar.
* Marija (1759-1776):Umrla je pri 17 letih.
* Elizabeth (1762):Umrla je kmalu po rojstvu.
* Mrtvorojeni sin (1773)
Obstaja veliko teorij in govoric o Catherininih odnosih in očetovstvu njenih otrok. Vendar pa je splošno sprejeto, da je bil Pavel I. sin Petra III., čeprav je med materjo in sinom obstajala velika napetost.