Međutim, imala je četvero djece ukupno:
* Pavao I (1754-1801):Naslijedio je svoju majku kao ruski car.
* Marija (1759-1776):Umrla je sa 17 godina.
* Elizabeta (1762):Umrla je ubrzo nakon rođenja.
* Mrtvorođeni sin (1773)
Mnogo je teorija i glasina o Catherininim vezama i očinstvu njezine djece. Međutim, opće je prihvaćeno da je Pavao I. bio sin Petra III., iako je postojala značajna napetost između majke i sina.