1761年，伊丽莎白女皇病重去世，彼得大公成为新沙皇彼得三世。彼得三世个性古怪，在悼念已故女皇期间，他在灵柩前做鬼脸、说笑话，还举行娱乐活动。而叶卡捷琳娜却天天去教堂跪在灵柩前祈祷，甚至痛哭。
于是，从贵族大臣到平民百姓都对皇后非常敬重，对新沙皇彼得三世却暗暗不满。因为彼得三世上台后与俄国世敌普鲁士极其友好，又下令俄军改穿普鲁士军服，实行普鲁士军纪。他还命令解散成立半个世纪左右的近卫军。他攻击教会，宣布没收东正教教会的部分财产。这些做法使俄国贵族、教会、军队都非常恼火。
更为荒唐的是，彼得三世还打算与他的情妇伊丽莎白·沃俗佐娃结婚而把叶卡捷琳娜甩掉。此时叶卡捷琳娜的地位已岌岌可危，但这位不同凡响的女人决不可能心甘情愿做一名忠实的妻子和殉难者。
在伊丽莎白女皇在世的时候，叶卡捷琳娜就在暗中培植私党。她把禁卫军军官格里戈利·奥尔洛夫列为首选对象，格里戈利·奥尔洛夫的四个兄弟也成为禁卫军军官。权势和欲望是不可分的，很快格里戈利·奥尔洛夫又成了她的情夫，而且这层关系又为未来的宫廷政变提供了很好的保障。
彼得三世好像也预感到有某种阴谋正向他袭来，他先将叶卡捷琳娜的党徒之一帕塞克逮捕了。此时的叶卡捷琳娜明白局势已经非常紧张了，事不宜迟，1762年在格里戈利·奥尔洛夫兄弟的支持下叶卡捷琳娜发动了宫廷政变。士兵们穿着俄罗斯的传统军服，簇拥在新女皇叶卡捷琳娜周围。宫廷显贵、各国公使、神甫争先恐后地欢迎他们的新女皇。
软弱无能的彼得三世被迫退位，接着又被软禁起来。虽然彼得三世对她不再构成威胁，但叶卡捷琳娜并不愿轻易放过曾带给她耻辱的彼得三世。彼得三世不久就遭谋杀，诏示上写的是彼得三世死于剧烈绞痛。实际情况并非如此，彼得三世死时全身发黑，向遗体告别时吻他嘴唇的人见他的嘴都肿了。可见，叶卡捷琳娜对其十分怨恨。不管彼得三世怎样对待叶卡捷琳娜，她都要当上女皇，但彼得三世对其确实起了极大的刺激作用。
女皇上台后第一件事就是奖赏功臣，留用前朝和当朝大臣；撤销彼得三世没收教会财产的法令；对普鲁士、法国、奥地利、英国同时保持友好态度。这“三把火”有效地稳定了政局和人心。为了解决国库财政空虚的危机，叶卡捷琳娜女皇宣布，名门望族垄断某些商业取得的利润，必须上缴国库；同时又提高税率，发行大量纸币，出售国债。这样，财政困难得到了缓解。她从早晨五点起，就连着审批公文，一直忙到深夜，连吃饭都顾不上了——叶卡捷琳娜二世就是这样度过自己的执政初期的。
叶卡捷琳娜二世的敬业让人刮目相看，一些老臣还私下议论：她的执政能力实在惊人，好像在各方面都准备了一辈子似的。可殊不知这些都是稳固政权的幌子！这位机敏的女王深知，自己虽然是政变中最大的受益者，但是没有好的开头，那么下一个政变的对象就是自己了。所以，在她完全地掌握大权后，便开始了一系列的政治改革。
叶卡捷琳娜二世是靠封建贵族和大地主上台的，所以她注定是代表这些人的利益的。果然不久后，女王便颁布了法令，加强了封建农奴制的专制制度，进一步扩大了贵族的特权。农民没有绝对的人身自由，可以被贵族在市场上任意买卖。她统治时期，贵族所拥有的农奴数占全国农民数的一半以上。
这一举措虽然短期内有利于巩固统治，但长期来看，其加剧了贵族农奴主和农奴两个阶级的矛盾对立，农奴所受的剥削和压迫进一步加深。农奴制一直是俄国社会的一大痼疾，叶卡捷琳娜二世更加剧了它，并将这个棘手的难题推给她的后代去解决。
这位爱面子的女王还经常与一些驰名世界的大学者进行书信交流。信中她提到俄国越来越强大，人们生活很富足，并且拥有个人的权利和自由。可是事实上农民穷得每天只能吃黑面包。地主和贵族压榨最底层的农民，同时又上缴给女王大笔钱财，两者相互受益，最痛苦的莫过于农民了。叶卡捷琳娜二世把从农民身上搜刮来的大量财富恣意挥霍，仅赏给她的众多情人的钱就多达九千万卢布。
国内矛盾在这样的情况下日益尖锐，1773年，普加乔夫农民起义大规模爆发。人们很快积极响应，自发组成强大的农民军队。这次起义是俄国历史上最大的农民起义之一，但两年后被叶卡捷琳娜二世残酷地镇压了。
