Психологическая несовместимость Петра и его супруги стала заметна с первых дней их совместной жизни. Екатерина замечает: «Никогда умы не были менее сходны, чем наши; не было ничего общего между нашими вкусами, и наш образ мыслей и наши взгляды на вещи были до того различны, что мы никогда ни в чем не были бы согласны, если бы я часто не прибегала к уступчивости…» Екатерине особенно чужды были увлечения ее мужа. По ее словам, подтверждаемым современниками, он имел два любимых дела: «одно — пилить на скрипке, другое — дрессировать для охоты пуделей». Кроме того, она часто вспоминает, как ее супруг самозабвенно играл в солдатики и в куклы. Аналогичные свидетельства мы находим у Штелина, который даже составил список странных увлечений своего ученика, пытаясь его этим устыдить. Однако удивительные развлечения женатого молодого человека не прекращались, и наставник едва умудрялся спасать от них отведенные на учебу утренние часы. Заметим, однако, что в странных занятиях семнадцатилетнего наследника российского престола не следует искать признаки умственной недоразвитости: игра в солдатики была делом нешуточным, поскольку молодому человеку попросту не позволяли иначе реализовать свою тягу к военному искусству. Получив впоследствии возможность проводить настоящие маневры в Ораниенбауме, он перестал разучивать боевые построения на столе. Куклы также не были забавой идиота: великий князь вполне серьезно занимался созданием кукольного театра, который, как мы знаем, может представлять собой род деятельности весьма почтенных людей. Несправедливо было бы упрекать Петра Федоровича в бессмысленности подобного времяпрепровождения, так как он почти не допускался Елизаветой Петровной к государственным делам и был вынужден искать применение переполнявшей его энергии. Встречающаяся в литературе версия об умственной неполноценности этого человека не подтверждается историческими источниками. Французский дипломат и писатель Клод Карломан Рюльер, лично наблюдавший Петра III во время своего пребывания в Петербурге, отмечал у него живой ум. Штелин, знавший способности своего ученика лучше других, говорил, что он «от природы судит довольно хорошо» и, кроме того, «довольно остроумен, в особенности в спорах». Профессор элоквенции утверждал также, что у Петра Федоровича была память «отличная до крайних мелочей", и Екатерина признавала, что он обладал „лучшей на свете памятью“. Вряд ли это можно считать признаками умственной неполноценности. Но следует признать, что Петр отличался заметной инфантильностью и не любил напряженной работы ума: он соображал быстро, но поверхностно, не вникая зачастую в суть стоящей перед ним проблемы и обращая внимание преимущественно на внешнюю сторону предметов и явлений. Подобные недостатки мышления весьма распространены и вовсе не свидетельствуют об отсутствии умственных способностей. Важно и то, что Петр Федорович мог понимать и ценить ум своей жены, так как часто обращался к ней за советами и называл ее „олицетворенной находчивостью“. Признание превосходства ума другого человека является, как известно, одним из признаков отсутствия собственной глупости. Впрочем, Петр искал поддержку Екатерины преимущественно в моменты отчаяния и упадка душевных сил, что случалось с ним нередко. Во время таких приступов черной меланхолии он говорил, что непременно погибнет в России, и жена настойчиво уговаривала его отбросить эту навязчивую идею.
Странности во взаимном обращении Петра и Екатерины бросались в глаза всему двору и очень беспокоили Елизавету Петровну. С целью морального воздействия на молодоженов императрица в мае 1746 года подчинила великокняжескую чету с ее свитой (так называемый «молодой двор») заботам обер-гофмейстера Николая Наумовича Чоглокова и его жены Марьи Семеновны, своей двоюродной сестры. Брак наследника престола являлся делом государственным, поэтому инструкцию Чоглоковым поручено было написать канцлеру А.П. Бестужеву-Рюмину. Документ содержит уникальные сведения о Петре Федоровиче, который предстает на его страницах ребячливым непоседой, человеком маловоспитанным, но беззлобным, доверчивым и не гордым в обращении с простыми людьми. Чоглоковым предписывалось следить за тем, чтобы он не возился «с солдатами или иными игрушками», не допускал «всякие шутки с пажами, лакеями или иными негодными и к наставлению неспособными людьми» и воздерживался от «пагубной фамилиарности с комнатными и иными подлыми служителями». В инструкции отразилась и известная по другим источникам склонность Петра к шутовскому юмору: Чоглоковы должны были приложить старание, «дабы его высочество публично всегда сериозным, почтительным и приятным казался, при веселом же нраве непрестанно с пристойною благоразумностью поступал, не являя ничего смешного, притворного и подлого в словах и минах». По-видимому, шутки великого князя были порой небезобидны, поскольку его следовало удерживать «от шалостей над служащими при столе, а именно от залития платей и лиц и подобных тому неистовых издеваний». В документе явственно проступают такие черты Петра Федоровича, как болтливость и откровенность, вредившие ему всю жизнь. Чоглоковы обязаны были следить за тем, чтобы он «более слушал, нежели говорил, более спрашивал, нежели рассказывал, поверенность свою предосторожно, а не ко всякому употреблял, а молчаливость за нужнейшее искусство великих государей поставлял".
Особое внимание в инструкции было обращено на необходимость нормализации брачных отношений великокняжеской четы. Основной упор делался на Екатерину, которая должна была «угождением, уступлением, любовью, приятностью и горячестью» добиться нежности супруга и обеспечить осуществление «полезных матерних видов» продолжения династии.
Если верить мемуарам Екатерины, Чоглоковы действительно приложили немало усилий для появления на свет Павла Петровича 20 сентября 1754 года. Она намекает даже, что они с этой целью устроили ей любовную связь с камер-юнкером Сергеем Салтыковым. Вопрос слишком деликатен, чтобы трактовать его однозначно. Но нельзя не заметить сходства во внешности и в характерах Петра III и Павла I. Кроме того, Петр, вне сомнения, считал Павла своим сыном.
В тот год, когда родился первенец великокняжеской четы, началась любовная история Петра Федоровича, которая продлилась до конца его жизни. Сердце наследника престола завоевала юная фрейлина «молодого двора» графиня Елизавета Романовна Воронцова, крупная девушка с грубыми манерами и некрасивым лицом со следами оспы. Современники утверждали, что она похожа на трактирную служанку. Петр был по натуре влюбчив, и его вкусы имели широкий диапазон от некрасивой и сутулой Екатерины Бирон до общепризнанной красавицы Натальи Долгорукой. Как правило, его страсть вспыхивала мгновенно и так же быстро утихала, но привязанность к Воронцовой оставалась неизменной. Объяснение необычному для Петра Федоровича постоянству дал французский дипломат Ж.-Л. Фавье: «Эта девица сумела так подделаться под вкус великого князя и его образ жизни, что общество ее стало для сего последнего необходимым». Для Воронцовой это не составляло труда, поскольку она была очень похожа на Петра по характеру: столь же непосредственная до неприличия и остроумная до язвительности, но при этом добрая и прямодушная. Возможно, Петр видел в ней антипод своей жены, в которой мог подсознательно ощущать скрытого врага. Кроме того, в отличие от Екатерины, простая и невежественная Воронцова, по-видимому, уступала великому князю в интеллектуальном отношении, что должно было иметь существенное значение для его мужского самоутверждения. Заметим наконец, что в момент начала их романа Петру Федоровичу было двадцать шесть лет, а Елизавете — всего пятнадцать; в психологическом плане он еще имел возможность вылепить из нее все, что угодно, а недостатки ее внешности вполне могли компенсироваться очарованием юности. Впоследствии любовь к Воронцовой в немалой степени предопределила несчастную участь Петра III, в чем ни он, ни она, в сущности, не были виноваты.
В конце следующего года Екатерина увлеклась польским графом Станиславом Понятовским, находившимся в то время в Петербурге в качестве секретаря английского посольства. Их связь обнаружил Петр Федорович, который предложил жене перестать обманывать друг друга. С этого времени они со своими «предметами» образовали своеобразный «квартет» приятелей и союзников. Понятовский вспоминал о том, как они несколько раз ужинали вчетвером, после чего великий князь уводил Воронцову со словами: «Ну, итак, мои дети, я вам больше не нужен, я думаю». Впрочем, близкие отношения великокняжеской четы, по-видимому, еще не были окончательно прерваны. Девочка, родившаяся у Екатерины 9 сентября1757 года и нареченная великой княжной Анной Петровной, не вызывала у Петра Федоровича сомнений в своем отцовстве. Напротив, он, если верить Екатерине, «очень радовался рождению ребенка, устраивал у себя в комнате торжественные увеселения, велел праздновать это событие в Голштинии и с полным самодовольством принимал поздравления». Анна умерла от оспы в полуторагодовалом возрасте 12 апреля 1759 года. Примерно тогда же брак наследника престола окончательно приобрел формальный характер, хотя Екатерина рассчитывала остаться необходимой мужу, который по-прежнему прибегал к ее поддержке и советам.
