20 сентября 1754 года у супругов родился сын — Павел Петрович. После рождения внука обрадованная императрица Елизавета разрешила Петру выписать из Голштейна большой отряд солдат и офицеров. Он разместил свою армию в Ораниенбауме, в военном лагере. Теперь Петр часто уезжал из столицы и с радостью проводил уже настоящие построения, парады и развод караулов. Он перестал играть в солдатиков, зато в компании офицеров пристрастился к вину и курению. В том же году, когда родился сын Павел, Петр увлекся графиней Елизаветой Романовной Воронцовой.
9 сентября 1757 года у жены Петра Екатерины родилась девочка, нареченная великой княжной Анной, но она прожила недолго, в полуторагодовалом возрасте Анна умерла от оспы.
После смерти дочери брак Петра и Екатерины практически распался. Петр официально объявил о своей связи с Елизаветой Воронцовой. Во дворце поползли слухи, что Екатерину скоро отправят в монастырь.
25 декабря 1761 года императрица Елизавета Петровна умерла. Прощание с ней длилось месяц. Все эти дни Екатерина стояла возле гроба в трауре, а Петр проводил время в Ораниенбауме со своей голштинской армией, пьянствуя и веселясь.
В первый же день своего царствования новый император Петр III направил Фридриху Великому грамоту о намерении установить с ним «вечную дружбу». 16 марта 1763 года между Россией и Пруссией было подписано перемирие, а 6 мая — мирный договор, так закончилась Семилетняя война.
Хотя в 1760 году русские войска заняли столицу Пруссии Берлин, а к концу 1761 года в руках русской армии оказалась прусская Померания, все эти завоевания были аннулированы. Русские войска отозвали, Пруссия получила назад все, что потеряла в Семилетней войне.
За это Фридрих II наградил Петра III орденом Черного орла, произвел его в генерал-майоры и прислал в Россию генеральский мундир. Таким образом, первые месяцы правления Петра III были отмечены позорным для России завершением войны.
Историк В.О. Ключевский пишет: «С самого вступления на престол Петр старался всячески рекламировать свое безграничное поклонение Фридриху II. Он при всех целовал бюст короля, во время одного парадного обеда во дворце при всех стал на колени перед его портретом. Тотчас по воцарении он облекся в прусский мундир и носил прусский орден».
Первый указ нового императора гласил о равенстве вероисповеданий, благодаря которому раскольников-старообрядцев перестали преследовать. Раскольникам, бежавшим в другие страны, разрешили вернуться на родину, а содержавшиеся в тюрьмах и острогах были освобождены.
Российское дворянство Манифестом Петра III от 18 февраля 1762 года было освобождено от обязательной 25-летней военной или гражданской службы. Теперь дворянам можно было как поступать на службу, так и оставлять ее по своему желанию. Указами Петра III были конфискованы земельные владения церквей и монастырей, упразднена Тайная канцелярия.
В апреле императорская семья переехала в новый Зимний дворец
. Комнаты императрицы располагались в самом отдаленном конце дворца, а рядом со своими покоями Петр III расположил покои своей фаворитки Воронцовой.Заговор против Петра III
Петр III издал распоряжение готовить русскую армию к походу войной на Данию, чтобы вернуть завоеванную когда-то Данией часть своего родного Голштейна. Императора многие придворные пробовали отговорить от начала этой бессмысленной войны, но он никого не хотел слушать. Выступление армии Петр III наметил сразу же после своих именин 28 июня.
Приближенные не раз делали Екатерине предложения свергнуть своего мужа и царствовать самой, и она в конце концов решилась на это. Заговор возглавили сама будущая императрица, ее фаворит Григорий Орлов, его брат Алексей Орлов, генерал-фельдмаршал К. Г. Разумовский, дипломат Н. И. Панин, к ним присоединились около 40 гвардейских офицеров.
Когда Петр III отправился отмечать свои именины в Ораниенбаум, заговорщики 27 июня привели к присяге на верность Екатерине гвардейцев Измайловского и Семеновского полков. Затем в сопровождении этих полков Екатерина прибыла в Казанский собор, где архиепископ Дмитрий Сечнев отслужил молебен и объявил Екатерину «самодержавной императрицей всея Руси», а ее сына Павла Петровича — наследником.
Екатерину на руках внесли в Зимний дворец и усадили на трон. Здесь в присутствии Сената и Синода ею был подписан Манифест — обращение новой самодержицы к народу.
Петру III некоторое время оставались верны гвардейцы Преображенского полка и московская гвардия. Но Петр III так сильно был напуган переворотом, что 28 июня подписал отречение от российского престола. Низложенного императора доставили в Ропшу — имение недалеко от Петергофа. 6 июля был обнародован второй Манифест Екатерины II, где разоблачались преступные деяния бывшего государя и оправдывался захват власти. И в этот же день в Ропше Петр III погиб. В официальном Манифесте сообщалось, что его смерть произошла из-за коликов в животе. Но наверняка он был убит по повелению Екатерины II.