Через некоторое время, в 1707-м или 1708 г., Марта крестилась в православную веру и стала называться Екатерина Алексеевна Михайлова. Отчество она получила от крестного отца, коим стал сын Петра, цесаревич Алексей. Фамилию же она взяла ту, которую использовал государь, когда хотел оставаться инкогнито.

Екатерина не отличалась красотой и изяществом. Она была коренастая, загорелая, но при этом не лишенная привлекательности особа. Мужчинам нравились ее веселость, энергичность, немалая физическая сила и отменное здоровье. Эти качества помогали ей сопровождать государя в поездках и походах. При этом она регулярно рожала царю детей, большинство которых умерли в детском возрасте.

Голштинский граф Геннинг-Фридрих Бассевич писал: «Он любил видеть ее всюду. Не было военного смотра, спуска корабля, церемонии или праздника, при которых бы она не являлась… Екатерина, уверенная в сердце своего супруга, смеялась над его частыми любовными приключениями, как Ливия над интрижками Августа; но зато и он, рассказывая ей об них, всегда оканчивал словами: „Ничто не может сравниться с тобою“».

Иностранцы оценивали внешность Екатерины Алексеевны критически. Вот что писала старшая дочь прусского короля Фридриха-Вильгельма I, маркграфиня Вильгельмина Байерейтская, наблюдавшая ее во время поездки в Берлин в 1719 г.: «Она была мала ростом, толста и черна; вся ее внешность не производила выгодного впечатления. Стоило на нее взглянуть, чтобы тотчас заметить, что она была низкого происхождения. Платье, которое было на ней, по всей вероятности, было куплено в лавке на рынке; оно было старомодного фасона и все обшито серебром и блестками. По ее наряду можно было принять ее за немецкую странствующую артистку. На ней был пояс, украшенный спереди вышивкой из драгоценных камней, очень оригинального рисунка в виде двуглавого орла, крылья которого были усеяны маленькими драгоценными камнями в скверной оправе. На царице было навешано около дюжины орденов и столько же образков и амулетов, и, ко гда она шла, все звенело, словно прошел наряженный мул. Напротив, царь был человек высокого роста и красивой наружности, черты его лица носили печать суровости и внушали страх».

Екатерина отличалась спокойным и ровным характером. Она разделяла с Петром все заботы и тяготы его напряженной жизни. У него порой начинались приступы эпилептических припадков, сопровождавшиеся страшными судорогами. В этот момент только одна Екатерина становилась ему опорой и спасением. Голос ее как бы завораживал Петра, он ложился к ней на колени, она что-то тихо говорила ему, Петр засыпал, а через 3–4 часа просыпался, чувствуя себя совершенно здоровым, веселым и спокойным.

В минуты депрессии или гнева Петр становился страшен и опасен для окружающих. В эти минуты все в ужасе прятались от государя. Одна Екатерина могла в этот момент подойти к нему, произнести тихим спокойным голосом несколько слов, и вспыльчивый царь успокаивался. Многие из тех, на кого был обращен гнев Петра, сохранили свою жизнь и здоровье благодаря Екатерине. К ее заступничеству также обращались люди, которым по их поступкам грозила царская опала.

27 января 1708 г. у Петра и Екатерины родилась дочь, при рождении получившая родовое имя Романовых Анна. Так звали дочь старшего брата Петра, Ивана V. 6 марта 1711 г. Анну Петровну повелено было именовать царевной. По этому поводу ей пожаловали в Санкт-Петербурге значительный участок земли между нынешними набережной реки Фонтанки и Лиговским проспектом.

18 декабря 1709 г. Екатерина родила государю вторую дочь, которую назвали Елизаветой. В этот день Петр имел торжественный въезд в первопрестольную и намеревался праздновать здесь Полтавскую победу. Узнав о рождении младшей дочери, он сказал: «Отложим празднество о победе и поспешим поздравить с пришествием в этот день мою дочь!» Имя Елизавета ранее не использовалось в семье Романовых. Возможно, оно навеяно царю мыслями о недавно построенном им (в 1708 г.) на петербургской верфи по собственному проекту военном 16-пушечном судне «Лизетт». С 6 марта 1711 г. Елизавету Петровну, так же как и ее сестру, Анну Петровну, было повелено именовать царевной.