Екатерина в последнее время жила уединенно в Петергофе и проводила очень беспокойные дни, ожидая развязки задуманного предприятия. Впрочем, она регулярно получала известия о положении дел в лагере союзников и в лагере неприятелей. Под предлогом очистки всех комнат дворца для императора, который собирался приехать сюда со свитой, императрица поселилась в отдаленном углу петергофского сада, в павильоне, носившем название Мон-Плезир. Таким образом она избавилась от надзора часовых, приобрела больше свободы в образе жизни и легко могла направить путь в Петербург, чтобы там сесть на престол, или же искать спасения за границей.
В этом павильоне, 28 июня, рано поутру Екатерину будят следующие слова: "Ваше Величество, вставайте, нельзя терять ни одной минуты". Она открывает глаза и видит перед собой старшего Орлова. На вопрос ее Алексей Орлов отвечал только многозначительной фразой: "Пассек арестован", — и вышел из комнаты. Несколько минут спустя он воротился, императрица уже успела кое-как одеться. Она села в экипаж Орлова, рядом с нею поместилась камер-фрау, позади стал камердинер Шкурин (впоследствии тайный советник). Орлов погнал лошадей во весь опор. На полдороге лошади стали от усталости, и путники очутились в крайнем затруднении. Сначала их выручает из опасности проезжавшая мимо крестьянская телега, а потом они увидели коляску, быстро приближавшуюся им навстречу. В ней сидели Григорий Орлов с князем Барятинским. "Все готово", — кричит Орлов. Барятинский уступил свое место Екатерине, и в седьмом часу утра она достигла казарм Измайловского полка, которые служили предместьем столицы.
Измайловский полк был, очевидно, предупрежден, так как солдаты успели взять из кладовых мундиры старой (елизаветинской) формы, и часть полка быстро выстроилась. Екатерина обращается к солдатам с энергичной речью, прося у них защиты от своих неприятелей, которые покушаются на ее собственную жизнь и на жизнь ее сына. Солдаты клянутся умереть за императрицу и бросаются целовать ее ноги, руки и платье. В это время офицеры приводят остальных измайловцев, является полковой священник с крестом, и весь полк присягает Екатерине II. Она садится опять в коляску и едет к казармам Семеновского полка. Выйдя к ней навстречу, семеновцы кричат "ура" и присоединяются к Екатерине. С таким же энтузиазмом примыкают к ней Преображенский полк и конная гвардия. Государыня посылает отряд арестовать начальника конных гвардейцев принца Жоржа и вместе с тем предохранить его от возможных оскорблений. Орловы спешат после того к артиллеристам и уговаривают их последовать примеру гвардии, но солдаты хотят узнать прежде мнение своего начальника. Генерал Вильбуа несколько минут колеблется, однако уступает, и артиллерия также переходит на сторону Екатерины.
Между тем на место действия прибывают: гетман Разумовский, Н. И. Панин, князь Волконский, И. И. Шувалов и многие другие вельможи, которые присоединяются к свите императрицы. Окруженная войском и народом, она отправляется в Казанский собор; здесь ее встречают архиепископ новгородский и высшее духовенство. Пропели благодарственный молебен и торжественно провозгласили Екатерину самодержавнейшей императрицей всея России, а великого князя Павла Петровича — наследником престола. Из собора государыня поехала в новый Зимний дворец, достроенный Петром III, где уже собирались для принесения присяги Сенат и Синод. Немедленно приняты и необходимые меры предосторожности: подступы ко дворцу защищены артиллерией, на многих пунктах расставлены сильные отряды часовых, сообщение с Петергофом и Ораниенбаумом совершенно прекращено, а в Кронштадт послан захватить эту крепость адмирал Талызин. Императрица поспешила разослать курьеров в провинцию к гражданским и военным начальникам, а также к генералам войск, находившихся в Пруссии; дипломатический корпус получил официальное уведомление о перемене царствующей особы. Необходимые меры были приняты настолько быстро, что нет никакого сомнения в том, что в Петербурге об этом заранее кто-то позаботился. До нас дошло, например, известие, что наборщики типографии Академии наук были в ночь на 28 июня заарестованы: очевидно, ожидалось, что им будет работа (печатание правительственных распоряжений, так как таковые всегда печатались в этой типографии). Самый манифест о восшествии на престол Екатерины II также вероятно составлен был не 28 июня, а ранее.
В это время Петр III находился в Ораниенбауме. Это был канун его именин; Петр желал начать их праздновать в Петергофе, и Екатерина должна была его там ждать. Император приказал подать экипаж и приехал в Петергоф. Осмотрев павильон, в котором жила Екатерина, убедились, что ее там нет. По всем признакам было видно, что произошел не отъезд, а бегство; значит, надобно было предполагать что-нибудь дурное. Старые вельможи, которые окружали Петра, предлагают поехать в Петербург, разыскать и образумить Екатерину. Петр согласился; старики поехали в Петербург, но там, конечно, присоединились к Екатерине. Петр в ожидании сведений о происходившем в Петербурге ходил и сидел на берегу моря, на берегу и обедал; он слушал советы придворных и не знал, что делать: ехать ли в Кронштадт или направиться в Ревель к войскам, там собранным. Между тем прибыл с моря офицер, привезший из Петербурга фейерверк, который предполагалось сжечь по случаю именин Петра; он рассказал, что слышал шум и выстрелы и больше ничего не мог сообщить. Но уже и этой вести было достаточно, чтобы узнать, что такое произошло в Петербурге. Петру со всех сторон советовали что-нибудь делать, но он не мог ни на что решиться, и только когда день уже склонялся к вечеру, решил ехать в Кронштадт. Но Кронштадт уже был захвачен Талызиным, и потому, когда Петр туда явился, его не приняли. Оказалось, что гавань заперта боном и оттуда кричали, что никого нельзя пускать. Петр показывается на палубе в белом мундире и с корабля объявляет, что приехал сам император. В ответ ему слышится, что императора нет, а есть императрица Екатерина, и что если он не уедет, то будут стрелять, "бомбы пускать". Начался плач дам, сопровождавших Петра; сам Петр находился почти в обмороке. Вместо того чтобы спасаться в Ревель, он стал ждать в Ораниенбауме Екатерину. Утром 29-го она явилась в Петергоф с войсками и послала свой авангард в Ораниенбаум. Войска сразу окружили дворец, и Петр оказался в плену. Все было кончено. Екатерина прислала вельмож переговорить с Петром и снабдила их текстом отречения от престола, которое Петр и принял в редакции, продиктованной Екатериной, после чего был отвезен в Ропшу; а Екатерина вернулась в Петербург, чтобы оформить дело, оправдать свой поступок в обстоятельном манифесте и успокоить свою столицу. Манифест был опубликован только спустя несколько дней, именно 6 июля. В манифесте Екатерина не поскупилась на краски до того, что потом, в 1797 г., он был изъят из обращения. Император Павел приказал его вырвать изо всех официальных сборников; а когда Сперанский печатал Полное собрание законов, то манифест этот в нем помещен не был. В манифесте было сказано, что политика Петра был не православна и не национальна, и доказывалось это очень пространно. И вот, как раз в те дни, когда манифест был опубликован и Петербург его читал, пришло известие о смерти Петра. Екатерина объявила, что бывший император скончался вследствие геморроидальной колики. Приказано было устроить ему пристойные похороны, но без оказания царских почестей. Внезапность кончины Петра III нашла свое истинное объяснение уже после смерти императрицы Екатерины, когда сын ее Павел Петрович случайно отыскал в ее бумагах письмо к Екатерине из Ропши от Алексея Орлова, состоявшего там при Петре. В подлиннике это письмо не сохранилось, ибо Павел его сжег; мы знаем его в копии Ф. Ростопчина, вряд ли точной, представляющей скорее пересказ на память интересного документа. Орлов в замешательстве, с горем извещал императрицу о нечаянной случайности, повлекшей за собой кончину императора непредвиденно для Орлова, а тем более для Екатерины. Император Павел имел возможность убедиться, что ответственность за этот несчастный случай совсем не лежит на памяти Екатерины.
Так началось самодержавие Екатерины II. Не все, кто хотел ее власти, думали о ее самодержавии; был возможен и другой исход переворота — воцарение Павла и регентство его матери. Но Екатерина была провозглашена императрицей в Казанском соборе ранее, чем вопрос о ее регентстве мог быть поднят сторонниками этой комбинации.