Różnili się temperamentami, charakterami, a także urodą. Na początku 1745 następca tronu zachorował na ospę. Choroba zeszpeciła i tak już mało pociągającą sylwetkę Piotra. Był wychudzony, łysy, miał blizny na twarzy. Katarzyna czuła do niego obrzydzenie, ale umiała je świetnie maskować. Ślub odbył się 21 sierpnia (1 września) 1745. Uroczystości weselne trwały dziesięć dniWładysław A. Serczyk, op. cit., s. 39–40.. Młodzi małżonkowie nie żyli ze sobą, ale obok siebie. Piotr nie przejawiał większego zainteresowania żoną, w tym erotycznego, a dodatkowo cierpiał z powodu stulejki. Katarzyna nie pozostawała mu dłużna. W 1754 urodził się syn Piotra i Katarzyny, wielki książę Paweł Piotrowicz, przy czym ojcostwo Piotra było dyskusyjne. Od czasu narodzin Pawła stosunki między małżonkami dotychczas złe, prawie w ogóle ustały. Nigdy już nie wyszły poza oficjalne ramy przewidziane protokołemGudrun Ziegler, Tajemnice rodu Romanowów, Warszawa 2000, s. 153.. mały|Piotr z Katarzyną i synem Pawłem, obraz z 1756 r. Istniała również legenda, jakoby Katarzyna II urodziła martwe niemowlę, które potem potajemnie podmieniono na żywe, urodzone we wsi Kotły, niedaleko Oranienbaumu. Caryca Elżbieta miała nie pozwolić dotykać owego dziecka małżonce Piotra Fiodorowicza, w zamian za 100 tysięcy rubli.