В то время как наследник Российского престола Петр Федорович, пользовавшийся покровительством императрицы Елизаветы Петровны, жил в роскоши в Петербурге, в крохотном Ангальт-цербтском княжестве прозябала в нужде ничего не подозревавшая о своем счастье принцесса. Владения ее родителя князя Христиана Августа были столь ничтожными, что он должен был зарабатывать деньги на хлеб насущный службой в прусской армии — дослужившись до генеральского звания. Он достиг того, что занимал должность сначала коменданта Штетина, а затем губернатора. В 37 лет князь женился на 16-летней гольштейн-готтортской княжне Иоганне Елизавете. Повзрослев, она проявила интерес к светской жизни, развлечениям, и в то же время стала женщиной властной и честолюбивой, легкомысленной и достаточно самоуверенной.
21 апреля 1729 г. Иоганна Елизавета родила дочь, назвала в честь теток Софией Фредерикой Августой. В детстве дочь звали Фике. Она находилась на попечении няни и гувернантки, мать мало заботилась о воспитании старшей дочери, как и остальных четверых детей. Позже ангальтцербтская принцесса, став императрицей Екатериной II, с теплотой вспоминала о своей гувернантке Кардель, которая «почти все знала, ничему не учившись; она знала как свои пять пальцев все комедии и трагедии, и была очень забавна». Именно госпоже Кардель Фике была обязана тому, что она приучила свою воспитанницу к чтению книг, познакомила с сочинениями французских писателей, среди которых был знаменитый Мольер. Чтение, к которому пристрастилась Фике, восполняло отсутствие квалифицированных учителей и открывало широкие возможности для самообразования. В результате, как отметил один из современников, Фике в юношеские годы была развита не по летам.
Современники оставили множество откликов как о внешнем облике Екатерины Алексеевны, так и об ее интеллекте. Самое раннее из них принадлежит перу ее старшей современницы графине Меслин: «Она была отлично сложена, с младенчества отличалась благородной осанкой и была выше своих лет. Выражение лица ее не было красиво, но очень приятно, причем открытый взгляд и любезная улыбка делали ее фигуру весьма привлекательной. Ее воспитывала сама мать, державшая ее весьма строго и не позволявшая ни малейшего проявления гордости, к чему девочка была довольно склонна. Мать, например, заставляла ее целовать плечо у знатных дам, посещавших их дом».
Наиболее обстоятельную характеристику Екатерины, освещающую все стороны ее натуры, дал М. М. Щербатов. Правда, эта характеристика относилась уже к Екатерине-императрице. Но многое из того, что подметил в ней публицист и историк, относится и к Екатерине — великой княгине: она была «одарена довольной красотою, умна, обходительна, великодушна и сострадательна по системе, славолюбива, трудолюбива по славолюбию, бережлива, предприятельна и некое чтение имеющая. Впрочем, мораль ее состоит на основании новых философов, то есть не утвержденная на твердой камени Закона Божьего, и потому, как на колеблющихся светских главностях есть основана с ними обще колебанию подвержена. Напротив же того, ея пороки суть: любострастна и совсем вверяющаяся своим любимцам, исполнена пышности во всех вещах, самолюбива до бесконечности, и не могущая себя принудить к таким делам, которые ей могут скуку наводить, принимая все на себя, не имея попечения о исполнений и, наконец, толь переменчива, что редко и один месяц одинакая у ней система в рассуждении правления бывает».
Другой современник француз Клод Рюльер, описавший переворот 28 июня 1762 г., отозвался и о внешности Екатерины, подчеркнув ее притягательную силу и умение ее обладательницы использовать свою внешность в собственных интересах: «приятный и благородный стан, гордая поступь, приятные черты лица и осанка, повелительный взгляд — все возвещало в ней великий характер. Возвышенная шея, особенно со стороны, образует отличительную красоту, которую она движением головы тщательно обнаруживала. Большое открытое чело и римский нос, розовые губы, прекрасный ряд зубов, нетучный и несколько раздвоенный подбородок. Волосы каштанового цвета отличной красоты, черные брови и таковые же прелестные глаза, в коих отражения света производило голубые оттенки, и кожа ослепительной белизны.
Гордость составляет отличную черту ее физиономии, замечательные в ней приятность и доброта для пронзительных глаз суть не что иное как действо особенного желания нравиться, и очаровательная речь ее ясно открывала опасные ее намерения. Живописец, желая изобразить сей характер, аллегорически представил ее в образе прелестной нимфы, представляющей одной рукой цветочные цепи, а в другой скрывающей позади себя зажженный факел».