Elisabeth, die unverheiratet und kinderlos blieb, ernannte ihren Neffen zum Thronfolger, der ihr 1762 als Peter III. folgte. Der Sohn von Peters I. Tochter Anna Petrowna, die mit Karl Friedrich von Schleswig-Holstein-Gottorf verheiratet war, begründete das Haus Romanow-Holstein-Gottorp. Nach dem frühen Tod des Vaters im Jahr 1739 wurde das elfjährige Waisenkind Herzog von Holstein-Gottorf, das seit 1713, als es die im Herzogtum Schleswig gelegenen Territorien an die dänische Krone verloren hatte, nur noch einen Rumpfstaat darstellte. 1745 wurde Peter, inzwischen volljährig, mit Prinzessin Sophie Auguste Friederike von Anhalt-Zerbst-Dornburg, vermählt, die aus diesem Anlass ebenfalls zum russisch-orthodoxen Glauben konvertierte und den Namen Katharina annahm.