Katarina kom till världen den 2 maj 1729 som dotter till Christian August av Anhalt-Zerbst, som härskade över ett antal små tyska furstendömen.
Sophie Friederike Auguste, som hon var döpt till, var en begåvad ung kvinna, och 1745 giftes hon bort med den ryska tsarinnan Elisabets systerson – Karl Peter Ulrik. I samband med giftermålet bytte hon namn till Katarina. Hennes make var arvtagare till tronen, så när Elisabet avled 1762 tog han över som Peter III. Den nye tsaren var själv född i Schleswig-Holstein, och han allierade sig därför med Preussen, som tidigare varit Rysslands fiende. Alliansen var impopulär inom stora delar av den ryska adeln.