Екатерина занимала в Петергофе павильон Монплезир. В 6 часов утра 28 июня она была разбужена Алексеем Орловым, который вошел в ее комнату и сказал совершенно спокойным голосом: «Пора вставать. Все готово для Вашего провозглашения». Екатерина быстро оделась и с Орловым выехала в столицу. С ними был офицер Василий Бибиков. За 5 верст до Санкт-Петербурга их встретили Григорий Орлов и князь Федор Барятинский. Сменили экипаж. Екатерина и спутники приехали прямо к казармам Измайловского полка. Солдаты присягнули ей. Под руки привели священника. Все отправились в Семеновский полк. Там встретили Екатерину с криками «Ура!». В сопровождении измайловцев и семеновцев Екатерина поехала в Казанский собор, где была встречена архиепископом Димитрием. Начался молебен. Екатерину Алексеевну провозгласили самодержавной императрицей, а ее сына, великого князя Павла Петровича, наследником престола. Из Казанского собора Екатерина отправилась во вновь отстроенный Зимний дворец. Там уже собрались члены Сената и Синода. Наскоро составили манифест и форму присяги.

Императрица вышла из дворца и пешком обошла 14-тысячное войско, которое приветствовало новую императрицу. Но у Екатерины вызывали тревогу флот и войска за рубежом. В Кронштадт с поручением от Екатерины отправился адмирал Иван Лукьянович Талызин. В заграничную армию был послан указ генерал-поручику Петру Ивановичу Панину, находившемуся в Кенигсберге, чтобы он сменил в должности главнокомандующего Померанским корпусом Петра Александровича Румянцева, которого подозревали в приверженности Петру III.

Но император Петр III, будучи еще жив и здоров, представлял большую силу. Понимая это, Екатерина около 10 часов вечера 28 июня верхом, в гвардейском мундире Преображенского полка, в шляпе, украшенной дубовыми листьями, из-под которой были видны длинные красивые волосы, выступила с войском из Санкт-Петербурга. Рядом с императрицей ехала Е.Р.Дашкова. (К 19-летней Екатерине Романовне Дашковой впоследствии у Екатерины было двойственное отношение. С одной стороны, она не признавала ее заслуг в перевороте, с другой — утверждала в записках, будто ее отличала и награждала сама Дашкова, все нити заговора шли якобы через нее.)

В то время как Екатерина провозглашалась в Казанском соборе императрицей, Петр в Ораниенбауме производил обычный смотр голштинских войск. После 10 часов утра 28 июня со свитой он отправился в Петергоф. Генерал-адъютант Андрей Гудович поехал вперед, но быстро возвратился и рассказал императору, что его жены Екатерины Алексеевны не нашли. Петр вспылил. Пришли в комнату Екатерины и там обнаружили только ее бальное платье. Гости бросились в сад искать жену императора, но и там ее не оказалось. Тут один крестьянин передал императору записку от Брессона (хозяина мануфактуры), в которой извещалось о петербургском перевороте. Воронцов, Трубецкой и Шувалов были отправлены в Санкт-Петербург за подробными известиями, но их там быстро привели к присяге. В 3 часа этого же дня к Петру III приехал из столицы один из голштинцев и все рассказал.

Петр III послал в Кронштадт своего адъютанта Девьера. В то время как в столице по поручению Екатерины Григорий Теплов писал рескрипты и указы, в Петергофе конференц-секретарь Дмитрий Волков делал то же самое.

Три солдата, отправленные с манифестами Петра III в Санкт-Петербург для распространения их в народе, встретили Екатерину при ее выезде из города и отдали ей все бумаги. Петр метался. Сначала он хотел защищаться в Ораниенбауме, но затем решил плыть в Кронштадт.

В 10 часов вечера 28 июня Петр III на галере и яхте со свитой отплыл в крепость. В первом часу ночи галера и яхта приплыли в Кронштадт. Но в Кронштадте именем Екатерины II уже начальствовал Талызин, а Девьер, посланный Петром, сидел под арестом. Кораблям велено было удалиться. Суда поплыли назад. Женщины были в панике. Миних, как мог, помогал Петру III. Он предлагал плыть в Ревель и с померанским войском прибыть в Россию. Но Петр решил возвратиться в Ораниенбаум и начать переговоры с Екатериной.

Императрица, отойдя 10 верст от Санкт-Петербурга, остановилась в Красном Кабачке, чтобы дать возможность отдохнуть войску. Она перехватывала всю почту, направляемую Петру и идущую от него.

В 5 часов утра 29 июня Екатерина опять села на лошадь и выступила из Красного Кабачка. В Сергиевой пустоши сделали вторую небольшую остановку. Здесь императрицу встретил вице-канцлер князь А.М.Голицын, который привез от императора условия переговоров. Петр предлагал Екатерине разделить с ним власть. Ответа не последовало. Затем приехал генерал-майор Измайлов и объявил, что император намерен отречься от престола. Екатерина поручила ему устроить это дело. Петр подписал отречение, составленное Тепловым.

В 5 часов утра 29 июня 1762 г. гусарский отряд под начальством поручика Алексея Орлова занял Петергоф. В первом часу дня Григорий Орлов и Измайлов привезли туда отрекшегося императора и поместили в дворцовый флигель. Вечером Петра III отвезли в Рокшу в загородный дворец, что был расположен в 27 верстах от Петергофа.

30-го июня 1762 г. императрица Екатерина Алексеевна торжественно вернулась в Санкт-Петербург. Фридрих II негодовал, он сказал: «...Петр позволил свергнуть себя с престола как ребенок, которого отсылают спать».

Ликование по поводу восшествия на престол Екатерины усиливалось еще и тем, что перемена произошла без пролития крови.

За свое кратковременное царствование Петр III не смог сделать многого. Однако следует отметить, что в его правление вышел манифест о вольности дворянства (1762 г.), то есть дворяне были освобождены от обязательной службы, имели право выхода в отставку и свободный выезд за границу. Уничтожили Тайных розыскных дел канцелярию. Учредили Государственный банк. Перестали преследовать раскольников.