Mala však štyri deti celkom:
* Pavol I (1754-1801):Nasledoval svoju matku ako cisára Ruska.
* Mária (1759-1776):Zomrela vo veku 17 rokov.
* Elizabeth (1762):Zomrela krátko po narodení.
* Mŕtve narodený syn (1773)
Existuje veľa teórií a fám o vzťahoch Catherine a otcovstve jej detí. Všeobecne sa však uznáva, že Pavol I. bol synom Petra III., hoci medzi matkou a synom bolo značné napätie.