Милютин, которому Адлерберг сообщил об услышанном, пишет, что измученный император оставил его один на один с Катей и удалился. Если верить Милютину, она проявила надменность и открытую неприязнь. Дневниковые записи императора, а также письмо от 27 мая дают основания полагать, что кроткая любовница, чей идеализированный образ явили кинематограф и романисты, в те часы могла быть настоящей мегерой. Внимательное чтение ее переписки выявляет, что бок о бок с истинной любовью соседствовало естественное желание выставить себя жертвой, испытывавшей физические страдания, более или менее надуманные, от своей изолированности и того противоестественного положения, в котором она находилась. Постоянное внимание со стороны Александра II, ежечасно осведомлявшегося о душевном состоянии и благополучии своей возлюбленной, свидетельствовало одновременно об огромной любви, которую стареющий мужчина испытывал к молодой женщине, но, возможно, также и о чувстве вины с его стороны, что объясняет столь неожиданное решение, принятое им в мае 1880 г.
Свадьба состоялась 6 июля 1880 г. в Царском Селе в обстановке совершенной секретности. В качестве свидетелей и шаферов, державших короны над головами венчавшихся, как того требовал православный обряд, выступили граф Адлерберг, едва сдерживавший ярость, и двое генералов — Баранов и Рылеев. Эти трое свидетелей скрепили подписями акт о заключении брака, вероятно, твердо решив сохранить это событие в тайне. Однако весть о нем разнеслась со скоростью ветра. В тот же день император направил в Сенат указ, согласно которому княжне Долгорукой присваивалось «имя княгини Юрьевской, с титулом светлейшая. Мы постановляем, что то же достоинство с тем же титулом даровано также нашим детям, сыну Георгию, дочерям Ольге и Екатерине и тем, которые могут появиться на свет впоследствии; мы наделяем их всеми правами, которыми пользуются законнорожденные дети, согласно ст. 14 „Основных законов Российской империи“ и ст. 147 „Учреждения об императорской фамилии“».
Этот указ, которому было суждено получить общественную огласку только через год, сопровождался одним уточнением: дети, родившиеся у императорской четы и не принадлежавшие по матери к царствовавшей тогда фамилии, не могли претендовать на трон. Это уточнение целиком и полностью соответствовало Основным законам Российской империи. Оно являлось единственной уступкой, сделанной императором в пользу наследника, великого князя Александра Александровича, и означавшей, что признание детей Кати никак не угрожало положению последнего; однако этой уступки было недостаточно для того, чтобы полностью развеять опасения наследника. Уже одно имя, которое получила новая супруга императора, было крайне символично: фамилия Юрьевская отсылала к имени Юрия Долгорукого — князя, основавшего Москву и начавшего процесс собирания земель, заложив тем самым основы России как государства. Екатерина принадлежала к роду Долгоруковых, представители которого, конечно, состояли с основателем Москвы в весьма дальнем родстве, но и этого было достаточно для подпитки честолюбивых замыслов женщины, только что доказавшей, сколь большой властью она располагает. Когда развернулись многодневные дискуссии, направленные против Кати, император пообещал ей, что она вступит на престол. Но достаточно ли ей было этого? После всего, что с ней произошло, если она и не была царской крови, она знала, что, начиная со времени правления Петра Великого, супруги императоров выбирались из знатных русских семей, хотя бы и не принадлежавших к царскому древу, и что она, Екатерина Долгорукая, принадлежала к старинному русскому роду.
Лорис-Меликов, — в данном случае проявивший лисью сторону своей натуры, — еще до замужества Екатерины разгадав уготованное ей будущее и начав уже тогда идти навстречу ее претензиям в обмен на поддержку собственных проектов, охотно внушал Александру II, что «русская императрица» могла бы получить народное признание. Ничто тогда не указывало в поведении императора на то, что он когда-либо соберется рассмотреть вопрос о смене порядка престолонаследия. Зато этого очень опасался цесаревич. Он был в курсе состоявшейся свадьбы и постановлений, принятых тремя днями позже, и был согласен с тем, что все это должно держаться в тайне до 22 мая 1881 г. Наследник засвидетельствовал свое почтение, но продолжал внимательно следить за политическими проектами, которые, как он подозревал, готовились Лорис-Меликовым совместно с княгиней Юрьевской, поскольку, как ему было известно, эти двое нуждались друг в друге: Екатерине Лорис-Меликов нужен был для того, чтобы оказаться на престоле, а она ему — для успешного проведения политической реформы, в необходимости которой Александр II сомневался.