Брак мекленбургского герцога Карла Леопольда с царевной Екатериной Ивановной был одним из этапов этой династической политики. Молодая жена герцога Мекленбургского Екатерина, по критериям XVIII века, когда замуж нередко выходили в 14–15 лет, была не так уж молода: она родилась 29 октября 1692 года и, следовательно, вышла замуж в 24 года. Жизнь ее до брака была вполне счастливой. Вместе с матерью, вдовствующей царицей Прасковьей Федоровной, и сестрами Анной и Прасковьей она жила в Измайлове, а оттуда перебралась в Петербург, куда Петр переселил своих родственников. Маленькая, краснощекая, чрезмерно полная, но живая и энергичная Екатерина была существом веселым и болтливым. В этом она была совершенной противоположностью высокой и мрачной сестре Анне, и насколько не любила мать-царица Прасковья Федоровна среднюю дочь, настолько же она обожала старшую «Катюшку-свет». Для того чтобы удержать подольше возле себя любимицу, царица в 1710 году отдала за курляндского герцога нелюбимую Анну, хотя по традиции принято было выдавать первой старшую дочь. Но в 1716 году наступил момент расставания и с Екатериной — отправляясь в конце января из Петербурга в Гданьск на встречу с Карлом Леопольдом, Петр захватил с собой племянницу, которая смело поехала навстречу своей судьбе.
Тридцативосьмилетний жених, собственно, ждал другую невесту — он рассчитывал получить в жены более молодую «Ивановну», вдовствующую курляндскую герцогиню Анну. Но у Петра на сей счет было иное мнение, и он в раздражении даже пригрозил Сибирью упорствовавшему на требовании герцога мекленбургскому посланнику. Дипломатам пришлось согласиться на кандидатуру Екатерины. Не смела спорить с грозным дядей и сама невеста. Отправляя племянницу под венец, Петр дал ей краткую, как военный приказ, инструкцию, как надлежит жить за рубежом: «Веру и закон сохрани до конца непременно. Народ свой не забудь и в любви и почтении имей перед другими. Мужа люби, почитай как главу семьи и слушай во всем, кроме упомянутого выше. Петр». О любви, конечно, речи идти не могло: Карл Леопольд этого доброго чувства не вызывал ни у своих подданных, ни у своей первой жены, Софии-Гедвиги, с которой он не успел развестись к моменту женитьбы на Екатерине, так что Петру пришлось и торопить его, и даже платить деньги за развод. Это был, по отзывам современников, человек грубый, неотесанный, деспотичный и капризный, да ко всему прочему страшный скряга, никогда не плативший долги. Подданные герцога были несчастнейшими во всей Германии — он тиранил их без причины, жестоко расправлялся с жалобщиками на его самоуправство. К своей молодой жене Карл Леопольд относился холодно, отстраненно, подчас оскорбительно, и только присутствие Петра, провожавшего новобрачных до столицы герцогства города Ростока, делало его более вежливым. После же отъезда царя из Мекленбурга герцог своей неприязни уже не сдерживал, и Екатерине пришлось несладко. Это мы видим по письмам Прасковьи Федоровны к царю Петру и царице Екатерине Алексеевне. Из переписки самой Екатерины явствует, что она, как жена, воспитанная в традициях послушания мужу, поначалу не стремилась бежать из Мекленбурга, да и боялась ослушаться грозного дядюшку-царя. Бесправность, униженность мекленбургской герцогини видны во всем — и в ее незавидном положении жены человека, которому было бы уместнее жить не в просвещенном XVIII веке, а в пору Средневековья, и в пренебрежительном отношении к ней знати немецких медвежьих углов, называвших московскую царевну «Die wilde Herzoginn» — «дикая герцогиня», и в повелительных, хозяйских письмах к ней Петра, и, наконец, в ее подобострастных посланиях в Петербург. 28 июля 1718 года она пишет царице Екатерине: «Милостью Божью я стала беременна, уже есть половина, а прежде половины писать я не смела к Вашего Величества, ибо я об этом подлинно не знала». 7 декабря того же года в Ростоке герцогиня родила принцессу Елизавету Екатерину Христину, которую в России после крещения в православие назвали Анной Леопольдовной.
Девочка росла болезненной и слабой, но была очень любима своей далекой бабушкой, которой не терпелось увидеть и «Катюшку-свет», и внучку. К 1722 году письма царицы Прасковьи становятся отчаянными. Она, чувствуя приближение смерти, просит, умоляет, требует, чтобы дочь и внучка были возле нее. Писала царица и Петру, прося его помочь непутевому зятю, а также вернуть ей Катюшку. Наконец, в августе 1722 года Екатерина с дочерью приехали из Германии в Москву, в Измайлово. Когда 14 октября 1722 года голштинский герцог Карл Фридрих посетил Измайлово, то он увидел там довольную царицу Прасковью в кресле-каталке: «Она держала на коленях маленькую дочь герцогини Мекленбургской — очень веселенького ребенка лет четырех». Снова Екатерина оказалась в привычном старом доме деда, среди родных и слуг. А за окнами дворца, как и в детстве царевны, шумел полный осенних плодов измайловский сад. О годах, проведенных Екатериной и ее дочерью после возвращения из Мекленбурга в Россию и до воцарения Анны Иоанновны в 1730 году, мы знаем очень мало. Не можем мы сказать определенно и о характере девочки. Известно, что принцесса вместе с матерью переехала из Измайлова в Петербург. Здесь 13 октября 1723 года царица Прасковья скончалась. Перед смертью, как пишет современник, она приказала подать себе зеркало и долго всматривалась в свое лицо.