5 декабря оба гроба были перевезены в Петропавловский собор по специально наведенному мосту, который начинался от Мраморного дворца. Колесница с гробом императрицы следовала впереди, а за ней двигался катафалк с гробом Петра III, за которым шествовали Павел, Мария Федоровна и великие князья.
Лицо императора выражало больше гнев, чем печаль. Ему было известно, что необычайная церемония двойных похорон возбудила в общественном мнении немало толков, которые клонились не в пользу Павла: его прямо обвиняли в неуважении к памяти матери, царствование которой составило славу России. Более обычного высокомерный, Павел глядел на всех свысока. Мария Федоровна плакала.
По окончании отпевания, поклонившись двум гробам, подготовленным к погребению, император сложил с себя печальную мантию и в сопровождении Александра направился прямиком на плац, где осмотрел войска, поставленные во фрунт.
Даже в этот день вахтпарад не был отменен. За ним последовало отдание приказов. Изменение обычного распорядка состояло только в том, что обеденное кушанье императорской семьи состоялось во внутренних комнатах.
С тревогой и грустью взирал Александр на происходившее вокруг него.
Около двух недель, с 5 по 18 декабря, гробы Петра III и Екатерины II оставались в Петропавловском соборе. Народ всякого звания, являвшийся поклониться их праху, покидал собор с видом озадаченным, если не сказать изумленным.
Только 18 декабря тела Петра III и Екатерины II были преданы земле. В этот день с утра в Петропавловском соборе была отслужена панихида по случаю дня рождения Елизаветы Петровны.