Неприятные обязанности по аресту и доставке авантюристки в Россию легли на Грейга. Во-первых, среди тех, с кем Орлов ее познакомил у английского консула в Ливорно, была мадам Грейг. Вероятно, это входило в ловушку. «Великая княжна» со спутниками оказалась на палубе «Святого Исидора», куда ее пригласил граф Орлов. Пока она наблюдала учения, «возлюбленный» исчез, а гвардии капитан Литвинов со стражей объявил об аресте ее со спутниками именем Императрицы и по приказу господина контр-адмирала и кавалера Грейга. Граф Орлов в письме после ареста доказывал «великой княжне», что Грейг своевременно поможет ей. 14 февраля 1775 года граф Орлов докладывал Императрице о выполнении деликатного поручения:
«Я же ее привез сам на корабли на своей шлюпке и с ее кавалерами и препоручил над нею смотрение контр-адмиралу Грейгу с тем повелением, чтоб он все возможное попечение имел о ее здоровье и приставлен один лекарь, берегся бы, чтоб она при стоянии в Портах не ушла бы… Контр-адмиралу же Грейгу приказано от меня и при приезде его в Кронштадт никому оной женщины не вручать без особливого Имянного Указа Вашего Императорского Величества».
14 февраля эскадра из пяти кораблей и фрегата снялась с якоря, 4 марта миновала Гибралтар, 4–10 апреля простояли в Диле. До Англии пленница вела себя спокойно, но, поняв обман, предалась такому отчаянию, что привлекла внимание публики, и Грейгу пришлось поторопиться отправиться в Россию. Контр-адмирал жаловался графу Орлову, что он не имел в жизни более трудной комиссии. 11 мая эскадра достигла Красной Горки. Ожидая указаний Екатерины II, что делать с претенденткой, Грейг не торопился возвращаться в базу. Получив донесение о прибытии эскадры, Императрица приказала ее разоружить и 16 мая 1775 года из села Коломенского, что под Москвой, послала Грейгу благодарственный рескрипт:
«Господин контр-адмирал Грейг! С благополучным вашим прибытием с эскадрою в наши порты, о чем я сего числа уведомилась, вас поздравляю и весьма вестию сей обрадовалась. Что же касается до известной женщины и до ея свиты, то об них повеление от меня послано г-ну фельдмаршалу кн. Голицыну в С. П.бург, и он сих вояжиров у вас с рук снимет. О протчем будьте уверены, что службы ваши во всегдашней моей памяти и не оставлю вам дать знаки моего к вам Доброжелательства.
24 мая Грейг, получив указания, как быть с пленницей, привел эскадру на Кронштадтский рейд, а 26 мая все арестованные (госпожа, при ней двое господ, служанка, шесть служителей и скороход) были помещены на адмиралтейскую яхту. Яхта пошла к столице, а эскадра 29 мая втянулась в гавань.
В указе от 23 мая Императрица по просьбе графа А. Г. Орлова пожаловала контр-адмиралу по триста рублей на стол за каждый месяц его пребывания с последней отправленной в Архипелагскую экспедицию эскадрой. 10 июля 1775 года, в день празднования годовщины Кючук-Кайнарджийского мира, Грейга произвели в вице-адмиралы. 10 августа он был назначен на должность главного командира Кронштадтского порта.
Этим не ограничилась благосклонность Императрицы. Сарра ждала ребенка, и Екатерина II обещала, что дочь будет фрейлиной, а сына произведут в мичманы. 6 сентября 1775 года родился Алексей. При крещении его от купели восприяли Императрица и граф А. Г. Орлов. Через месяц последовал рескрипт:
«Ея И. В. всемилостивейше пожаловать изволила новорожденного сына вице-адмирала Грейга во флот мичманом. О сем благоволит Адмиралтейская коллегия объявить его отцу».
Участие в Чесменском сражении, награды, благоволение Императрицы дали Грейгу необходимый авторитет, который позволил ему, как главному командиру Кронштадтского порта, внести ряд усовершенствований, полезных Российскому флоту.