Тя обаче имаше четири деца общо:
* Павел I (1754-1801):Той наследява майка си като император на Русия.
* Мария (1759-1776):Тя почина на 17-годишна възраст.
* Елизабет (1762):Тя почина малко след раждането.
* Мъртвороден син (1773)
Има много теории и слухове за връзките на Катрин и бащинството на нейните деца. Въпреки това е широко прието, че Павел I е син на Петър III, въпреки че е имало значително напрежение между майка и син.