К моменту рождения принцессы Софии отец ее командовал расквартированным в Штеттине (ныне Щецин, Польша) прусским полком, был генералом, а позже - в немалой степени благодаря брачным успехам своей дочери - стал, согласно указу Фридриха II, фельдмаршалом и губернатором. То, что он не сидел на троне в своем крошечном Цербсте, а состоял на службе у прусского короля, было делом обычным в Германии. Титулованные германские властители были много беднее какого-нибудь российского Шереметева или Салтыкова, и потому им приходилось идти на службу к могущественным государям - французскому, прусскому, русскому. По этому же пути с ранних лет пошел и отец будущей Екатерины, ведь доходами с крошечного домена семью не прокормишь. Фике родилась на свет 21 апреля 1729 года в сохранившемся до сих пор Штеттинском замке, и об этом появилась заметка в «Санкт-Петербургских ведомостях» от 13 мая: «Супруга князя Ангальт-Цербского, которой в королевской пруской воинской службе обретается, рожденная принцесса Голштейнготторпская родила в Штетине 2 дня сего месяца принцессу, которой при крещении имя Софиа Августа Фредерика дано».
Детство Фике было обычным для ребенка XVIII века, пусть даже и из княжеского рода. Между родителями и детьми с ранних лет не было близости. Отец - человек пожилой, занятый делами, существовал где-то вдали, и дети видели его редко. Мать же, Иоганна Елизавета, выданная замуж за 42-летнего Христиана Августа в 14 лет, была особой легкомысленной, увлеченной интригами и «рассеянной жизнью». Основное внимание она уделяла не детям (как вспоминала Екатерина, мать «совсем не любила нежностей»), а светским развлечениям. Забавно, что впоследствии, приехав с 14-летней дочерью - невестой великого князя - в Россию, 32-летняя Иоганна Елизавета вела себя так, как будто вся поездка была устроена ради нее одной, и завидовала дочери, оказавшейся, естественно, в центре внимания русского двора.
Княгиня, в отличие от своего мужа - служаки и домоседа, постоянно путешествовала по многочисленным родственникам, жившим в разных городах Германии. Фике и ее младшего брата Фридриха Августа часто возили вместе с матерью, и девочка с раннего возраста привыкла к новым местам, легко осваивалась в незнакомой обстановке, быстро сходилась с людьми. Впоследствии ей это очень пригодилось в жизни.
Конечно, домашнее образование, которое получила Фике, было отрывочным и несистематичным. Да из нее и не хотели делать ученую даму. Как только стало ясно, что Фике относительно здорова, ей определили иной удел - в 14-15 лет принцессе Софии предстояло стать женой какого-нибудь принца или короля.
Так было заведено в ее мире, и девочку издавна готовили к будущему браку, обучая этикету, языкам, рукоделию, танцам и пению. К последнему предмету Фике оказалась абсолютно непригодной из-за полного отсутствия музыкального слуха. Впрочем, уже того, чем она владела, было вполне достаточно, чтобы стать хорошей женой короля или наследника престола. И Фике с нетерпением ждала своего будущего мужа. «Я умела только повиноваться, - напишет она впоследствии. - Дело матери было выдать меня замуж». С детских лет она была готова отдать себя не тому, кто ей понравится, а багрянородному избраннику, которого судьба и родители, рано или поздно, дадут ей в мужья, и которого она, как честная и добропорядочная девушка, конечно, будет, по возможности, любить, подарит ему наследников, и все будет хорошо.
И вот наступил долгожданный день, решивший судьбу принцессы. Екатерина так вспоминала о нем: «1 января 1744 года мы были за столом, когда принесли отцу большой пакет писем; разорвав первый конверт, он передал матери несколько писем, ей адресованных. Я была рядом с ней и узнала руку обер-гофмаршала голштинского герцога, тогда русского великого князя… Мать распечатала письмо и я увидела его слова: «с принцессой, вашей старшей дочерью». Я это запомнила, отгадала верно…»
В этом письме «от имени императрицы Елизаветы он приглашал мать приехать в Россию под предлогом изъявления благодарности Ее величеству за все милости, которые она расточала семье матери… Как только встали из-за стола, отец и мать заперлись, и поднялась большая суета в доме: звали то тех, то других, но мне не сказали ни слова. Так прошло три дня…» Екатерина пишет в мемуарах, что она заставила мать рассказать о письме подробно и сама уговорила родителей дать согласие на поездку в Россию.