Прожив долгую жизнь при русском дворе, Екатерина отлично усвоила его нравы, небезызвестны ей стали и тайные пружины власти. Когда Петр III взошел на престол, положение Екатерины стало весьма непрочным. Отношения ее с супругом, которого она, видимо, ненавидела всею душою, стали весьма прохладными. Петр III публично третировал и оскорблял ее. Придворные поговаривали о предстоящем заточении ее в монастырь и женитьбе Петра III на Е. Р. Воронцовой. В этой обстановке Екатерина постепенно собирает приводные нити старого механизма государственных переворотов. Поведение императора было настолько вызывающим, что в недовольных не было недостатка. Окончив войну с Пруссией, Петр III пустился защищать интересы своего родного карликового государства — Голштинии — и объявил из-за Шлезвига войну Дании. Он распорядился во всех российских православных церквях снять все иконы, кроме икон Спасителя и Богоматери. Он одел войска в прусскую форму, он на одном из званых обедов при великом множестве знати публично встал на колени перед портретом короля Фридриха II, называя его своим государем. Терпение дворянства лопнуло.
Дворцовый переворот Екатерины и убийство Петра III. Среди недовольных был человек, близкий Екатерине, — воспитатель ее сына Павла граф Никита Иванович Панин, известный дипломат елизаветинской эпохи, человек с большими связями и влиянием. Немалую роль в начальной стадии подготовки переворота сыграла княгиня Е. Р. Дашкова, урожденная Воронцова. Через ее мужа Екатерина устанавливала свои связи с гвардией.
Из высших сановников ей симпатизировали генерал-прокурор А. И. Глебов, генерал-фельдцехмейстер Н. П. Вильбоа, князь М. Н. Волконский, директор полиции Н. А. Корф. По мнению В. О. Ключевского, большую роль в заговоре сыграл малороссийский гетман граф Кирилл Григорьевич Разумовский. Он был полковником и любимцем лейб-гвардии Измайловского полка, а это, ввиду заговора, весьма важное обстоятельство. В гвардии сторонниками Екатерины являлись офицеры — пре-ображенцы П. Б. Пассек и С. А. Бредихин, братья Н. И. и А. И. Рославлевы и М. Ласунский из Измайловского полка. Наиболее активным был офицер конной гвардии 27-летний Григорий Орлов с братьями Алексеем и Федором. В конной гвардии активно действовали 17-летний унтер-офицер Г. А. Потемкин, 22-летний офицер Ф. А. Хитрово и др. К июню, по словам Екатерины, на ее стороне было около 40 гвардейских офицеров и до 10 тыс. солдат.
Толчком к выступлению послужила сумасбродная война из-за Шлезвига. Гвардии было приказано выступать. К тому же 27июня из-за волнений и выкриков солдат в пользу Екатерины был арестован Пассек. Это было сигналом для активных действий. В самом Петербурге царственных особ не было. Император веселился в Ораниенбауме, а Екатерина была в Петергофе, где оба 29июня должны были встретиться. Взбудораженный арестом Пассека Преображенский полк посылает гонца Алексея Орлова к Екатерине, который привозит ее в Петербург. В дело включились Дашкова и Панин. Был поднят Измайловский полк, в казармы которого привезли Екатерину. В присутствии самого К. Г. Разумовского солдаты присягнули новой императрице. Затем последовали в Семеновский полк. Тотчас после этого в Казанском соборе произошел торжественный молебен и в ектений была упомянута самодержица Екатерина II.
Все полки были направлены на окружение и захват караула Зимнего дворца. В нем Екатерина встретилась с Сенатом и Синодом, которые в полном составе присягнули новой императрице. Дело было сделано. Механизм, хорошо подготовленный, сработал четко и без осечек. При этом социальное господство помещиков России оставалось незыблемым.
Самодовольный и ни о чем не подозревавший Петр III со своим ближайшим окружением приехал в Петергоф и вместо торжества по поводу завтрашних своих именин (29июня) увидел опустевший старый дворец Монплезир. Кто-то сказал, что Екатерина тайно уехала в Петербург. Петр III, недоумевая, послал гонцов разузнать, в чем дело. Это были М. И. Воронцов, Н. Ю. Трубецкой и А. И. Шувалов. Их привели к присяге. По некоторым данным, М. И. Воронцов поначалу отказался присягать. Но, так или иначе, гонцы обратно не вернулись, и все стало ясно. Петр III решил защищаться с голштинским отрядом, но его отговорил присутствовавший там фельдмаршал Б. X. Миних. Решено было ехать в Кронштадт. Однако, подплыв на яхте с кучкой приближенных к Кронштадту, Петр III был встречен грубым окриком коменданта И. Л. Талызина, уже назначенного Екатериной. Талызин заявил, что будет стрелять из пушек, если яхта не удалится. Привыкший командовать лишь на вахт-парадах, Петр растерялся, забился в трюм и более ничего не предпринимал. Яхта отплыла вновь в Ораниенбаум. Отсюда был выслан А. М. Голицын с предложением Екатерине разделить власть, но из этого ничего не вышло. Тогда Петр III написал отречение, войска императрицы заняли Петергоф, а вечером Петра увезли в Ропшу, где 6 июля, через 6 дней после переворота, он был удушен. В манифесте была объявлена другая причина смерти — геморроидальные колики. Естественно, участники переворота были щедро вознаграждены как деньгами, так и «крещеной собственностью», т. е. крепостными крестьянами. Раздачи были невероятно щедрыми — по 300–800 душ крестьян. Григорий Орлов стал камергером, Алексей Орлов — майором Преображенского полка, Федор — капитаном Семеновского полка. Всем им дано по 800 душ крестьян. Княгиня Е. Р. Дашкова получила 10 тыс. руб., вскоре еще 24 тыс. руб. Гетман К. Г. Разумовский, Н. И. Панин, М. Н. Волконский — пожизненные пенсии по 5 тыс. руб. в год. Следуя всем правилам, выработанным столь долгой практикой дворцовых переворотов, Екатерина II вернула ссыльных и опальных. 6 июля в Сенате был написан манифест о восшествии Екатерины II на престол. 1 сентября Екатерина выехала в Москву на коронацию, которая произошла 22 сентября 1762 г.