Екатерина родилась 21 апреля 1729 года. Отец её, принц Христиан-Август Ангольт-Цербстский, был младшим братом немецкого владетельного князя. Принц Христиан-Август был очень беден, и ему пришлось служить. Прусский король Фридрих Великий дал ему место губернатора Померании. Женой принца Христиана стала урождённая Иоанна-Елисавета Гольштейн-Готторпская Принц нежно любил свою жену и дочь, был образцовым семьянином, управлял Померанской провинцией и командовал пехотным Ангальт-Цербстским пехотным полком. Жили родители будущей императрицы бедно, в обыкновенном доме а не во дворце.