Алексей родился в апреле 1762 года, когда Екатерина была уже императрицей. Естественно, Петр Федорович был далеко не в восторге от появления у его супруги внебрачного сына. Екатерина небезосновательно переживала за его жизнь, поэтому поспешила поскорее скрыть младенца. Он был увезен подальше от Петербурга. Место его пребывания, кроме матери, было известно еще только двоим: личному слуге императрицы Шкурину и камер-фрейлине Шарогородской. Оба дали клятву молчать даже под страхом сурового наказания. Позже преданность Шкурина была по достоинству вознаграждена императрицей. Он стал директором ее личного гардероба, камергером и тайным советником. Многие вельможи за всю жизнь не смогли дослужиться до таких должностей, какие получил этот бедный дворянин за оказанную им государыне личную услугу.
Рождение внебрачного ребенка поставило под угрозу будущее самой Екатерины. Петр Федорович теперь имел все основания развестись с ней и сослать ее в монастырь за нарушение супружеских обетов. Тогда он смог бы беспрепятственно осуществить свое желание жениться на Воронцовой, и ни свет, ни церковь не имели бы никакого права его осуждать. Это была еще одна причина того, что императрица поспешила отправить новорожденного с глаз долой.
Екатерина практически не знала своего второго сына, но чувствовала себя перед ним виноватой. Впоследствии она попыталась в письме объяснить ему, почему при живых родителях ему пришлось расти сиротой: «…быв угнетаема неприязьми и неприятельми, по тогдашним обстоятельствам, спасая себя и старшего своего сына, принуждена нашлась скрыть ваше рождение, впоследовавшее 11 апреля 1762 года». Не имея возможности воспитывать и ласкать своего ребенка, Екатерина откупалась от него деньгами. Став взрослым, граф Бобринский много путешествовал за границей, ведя образ жизни светского бездельника и транжиры. Пользуясь именем своей матери как векселем, он занимал огромные деньги, которые немедленно проигрывал или тратил на наряды и женщин. Екатерина пыталась его одернуть, ограничив содержание Бобринского тремястами тысяч рублей в год. В 1786 году Екатерина узнала, что ее сын находится в Париже почти в полной нищете, имея несколько миллионов долгов перед французскими и английскими кредиторами. Она была очень недовольна, но в очередной раз спасла своего отпрыска от долговой тюрьмы. Екатерина заставила сына переехать на жительство в Ревель (ныне город Таллинн — столица Эстонии), где наконец-то смогла установить жесткий контроль над его расходами. Бобринский больше не мог швыряться деньгами из российской казны, но жил на широкую ногу, ни в чем не нуждаясь.
В литературе существуют указания на то, что за десять лет совместной жизни у Екатерины и Орлова родилось еще четверо детей (два мальчика и две девочки), но судьбы их неизвестны. Возможно, они умерли в младенчестве, что не было редкостью для того времени.
Екатерина любила Орлова и обещала выйти за него замуж, как только станет императрицей и избавится от своего законного супруга Петра Федоровича. Но когда Григорий Григорьевич потребовал от своей возлюбленной выполнения данного обещания, она сослалась на то, что вопрос о браке императрицы решает не она сама, а Государственный совет. Орлов и его братья (все пятеро братьев Орловых после переворота в пользу Екатерины были приближены к особе императрицы) пытались надавить на членов Государственного совета, убеждая их в том, что у наследника Павла слабое здоровье и императрица должна выйти замуж, чтобы родить нового законного наследника. Но в дело вмешался граф Н. Н. Панин, который сам имел виды на Екатерину, а более всего не хотел давать власть над государством «гвардейскому поручику». Панин выступил на заседании совета, его речь завершалась словами: «Императрица может делать все, что ей угодно. Но госпожа Орлова никогда не будет нашей императрицей». Государственный совет проголосовал против брака. Григорию Орлову пришлось довольствоваться ролью любовника и фаворита.
Екатерина постаралась утешить своего возлюбленного новыми должностями, чинами и наградами. Постепенно он вообразил себе, что может безраздельно владеть императрицей и позволять себе все, что захочет. Многие вельможи вскоре стали выражать недовольство быстрой карьерой этого грубого и развратного офицера, а также его поведением при дворе. У Орлова, в отличие от фаворита Елизаветы Петровны Разумовского, не хватило ума и природного такта держаться в тени и умеренно пользоваться милостями государыни. Он заставлял генералов и важных сановников часами сидеть в приемной в ожидании его пробуждения, чтобы через него получить доступ к императрице для решения важных дел.
Со временем чувства Екатерины к Орлову стали остывать, она начала тяготиться его влиянием, поведением, слухами о его донжуанских похождениях на стороне. Когда она пыталась поставить его на место, он ей грубил. Между ними стали часто возникать размолвки. И Екатерина предприняла шаги к тому, чтобы избавиться от ставшего обузой фаворита. Она посылала его на борьбу с чумой в Москву и для заключения перемирия с турками в Валахию. Орлов отовсюду благополучно возвращался. Наконец он понял, что стал лишним для своей подруги, окруженной новыми, более полезными и нужными для нее вассалами. Орлов уступил и объявил, что решил жениться. В качестве отступного Екатерина подарила своему уже бывшему «гражданскому супругу» множество крепостных, роскошный дворец в Петербурге, назначила пенсию в 150 тысяч рублей в год, а его молодой жене послала шикарный бриллиантовый гарнитур.
До конца жизни Орлова Екатерина сохраняла по отношению к нему чувство благодарности за поддержку в трудные минуты жизни, а особенно за решительные действия, доставившие ей престол и императорскую корону. Но то, что для императрицы было минутой торжества, для ее нелюбимого мужа императора Петра III стало страшной трагедией.
За полгода царствования Петр Федорович смог вызвать нелюбовь к себе почти у всех гражданских сановников и высших военных чинов. Неспособность Петра Федоровича управлять государством подталкивала их к размышлениям о переменах в правительстве. К тому времени высшая власть в России уже накопила богатый опыт государственных переворотов. Большинство заговорщиков делали ставку на Екатерину. Но сначала ей предлагали регентство при малолетнем сыне Павле Петровиче. Такой вариант совсем не устраивал 32-летнюю императрицу. Она хотела править сама. В конце концов вокруг нее образовался кружок из особо доверенных людей, в число которых входили Григорий Орлов, его родные братья, несколько близких императрице молодых аристократов и ее личная подруга, дочь сенатора Воронцова Екатерина Дашкова. Их поддерживали около 40 офицеров и 10 тысяч рядовых гвардейских полков, которые не хотели идти вместе с Петром III воевать на стороне своих недавних врагов — пруссаков. Переворот наметили на дни отъезда Петра Федоровича в Ораниенбаум, где находился его любимый голштинский гарнизон.