Салтыков был двумя годами старше Екатерины. Он принадлежал к старшей линии знаменитого рода Салтыковых, известного с XIII века. Его отец — граф и генерал-аншеф Василий Федорович Салтыков — был родным братом царицы Прасковьи Федоровны, жены царя Ивана Алексеевича, и таким образом приходился Елизавете Петровне родней. Немаловажно было также и то, что Василий Федорович Салтыков был женат на княжне Марии Алексеевне Голицыной, чьи многочисленные родственники пользовались популярностью в гвардейских полках, и немалое число их оказалось на стороне Елизаветы Петровны.
В 1750 году двадцатичетырехлетний Сергей Васильевич Салтыков женился на фрейлине императрицы Матрене Павловне Балк — племяннице уже известных нам, близких к Петру I и Екатерине немцев Балков и Монсов. Благодаря обширным родственным связям, а также своей редкой красоте, Сергей Салтыков, став камергером великого князя Петра Федоровича, одновременно стал душой «малого» или, как его называли, «молодого» двора. Он не пропускал повода постоянно появляться возле Екатерины.
Однажды «Сергей Салтыков, — пишет Екатерина, — дал мне понять, какая была причина его частых посещений… Я продолжала его слушать; он был прекрасен, как день, и, конечно, никто не мог с ним сравняться ни при большом дворе, ни тем более при нашем. У него не было недостатка ни в уме, ни в том складе познаний, манер и приемов, какие дают большой свет и особенно двор. Ему было 25 лет; вообще, и по рождению, и по многим другим качествам это был кавалер выдающийся… Я не поддавалась всю весну и часть лета».
Как-то во время охоты на зайцев, оставшись наедине с Екатериной, Салтыков признался ей в страстной любви. Ответному чувству Екатерины способствовало то, что Петр Федорович в это время стал волочиться за девицей Марфой Исаевной Шафировой — внучкой петровского сподвижника барона П. П. Шафирова. В это же время Елизавета Петровна запретила Екатерине ездить верхом по-мужски, а не амазонкой, утверждая, что именно поэтому у нее и нет до сих пор детей. Вслед за тем Елизавета Петровна присмотрела в Ораниенбауме хорошенькую молодую вдовушку художника Грота и через придворных стала склонять ее к любовной связи с Петром Федоровичем.
14 декабря 1752 года двор выехал из Петербурга в Москву, и Екатерина «отправилась с кое-какими легкими признаками беременности», но по дороге у нее случился выкидыш, и ожидавшиеся роды не состоялись.
«Заподозрив Екатерину в неверности и окончательно возненавидев ее, — писал известный мемуарист и ученый-агроном Андрей Тимофеевич Болотов, — Петр Федорович стал обходиться с нею с величайшею холодностию и слюбился напротив того с дочерью графа Воронцова и племянницею тогдашнего великого канцлера, Елисаветою Романовною, прилепясь к ней так, что не скрывал даже ни пред кем непомерной к ней любви своей, которая даже до того его ослепила, что он не восхотел от всех скрыть ненависть свою к супруге и сыну своему и при самом еще вступлении своем на престол сделал ту непростительную погрешность и с благоразумием совсем несогласную неосторожность, что в данном первом от себя Манифесте не только не назначил сына своего по себе наследником, но не упомянул об нем ни единым словом.
Не могу изобразить, как удивил и поразил тогда еще сей первый его шаг всех россиян и сколь ко многим негодованиям и разным догадкам и суждениям подал он повод».
Когда же Болотов во время дворцового приема впервые увидел Елизавету Романовну Воронцову, то, не зная еще, что за дама прошла перед ним, спросил дежурного полицейского офицера: «Кто б такова была толстая и такая дурная, с обрюзглою рожею, боярыня?» И был поражен, когда тот сказал, что это Воронцова. «Ах, Боже мой! Да как это может статься? Уж этакую толстую, нескладную, широкорожую, дурную и обрюзглую совсем любить, и любить еще так сильно, государю?… ибо в самом деле была она такова, что всякому даже смотреть на нее было отвратительно и гнусно».
К этому времени Елизавета Петровна окончательно изверилась в способности своего племянника стать отцом наследника престола. Императрица очень хотела иметь внука, точнее внучатого племянника, во всяком случае, цесаревича и продолжателя династии — и нетерпение ее стало столь велико, что она даже приказала найти для Екатерины надежного фаворита, который сумел бы сделать то, чего не мог добиться венчаный августейший супруг.