К тому времени шведы оказались на грани военного поражения, что побудило их предпринять своеобразную дипломатическую акцию. В декабре в Россию прибыла шведская делегация с предложением Петру королевской короны. Вероятно, эта миссия не особенно надеялась на успех своего дела, поскольку, по некоторым данным, делегаты имели при себе две заранее заготовленные грамоты: в одной из них содержалась просьба о вступлении юного голштейнского герцога в шведское престолонаследие, а в другой выражалось сожаление по поводу невозможности этой акции, так как он уже принял православие. Вице-канцлер А.П. Бестужев-Рюмин недаром назвал королевское посольство «комедией». Судя по всему, главной целью этого мероприятия являлось спасение Швеции от окончательного разгрома и попытка вывести ее из войны с минимальными потерями.
По указанию руководителей российской дипломатии Петр Федорович в устной форме поблагодарил шведскую делегацию и отказался от предложенной ему чести, но официального акта отречения его от престола шведы не получили. Русское правительство справедливо считало, что прежде нужно урегулировать отношения России и Швеции. На мирной конференции двух держав в городе Або российская сторона настояла на том, чтобы шведский парламент избрал наследником престола дядю и бывшего опекуна голштейнского принца Адольфа Фридриха. Это условие стало одним из пунктов Абоского мирного трактата, заключенного между Россией и Швецией 7 августа 1743 года, после чего Петр Федорович подписал отречение от шведского престола. В этом документа обнародованном 20 августа, подчеркивалось, что он отказывается за себя и своих потомков от доставшихся ему «в Королевско-Шведском Доме… наследственных претензий и прочих требований» по причине «соизволенного и совершившегося чинами Шведского Королевства избрания его королевского высочества и любви нашего государя дяди принца Адольфа Фридриха… наследником Шведской короны". Теперь судьба внука Петра I была связана с Россией бесповоротно.
Урегулировав отношения со Швецией, Елизавета Петровна задалась целью поскорее женить племянника. Его невеста София Фредерика Августа Ангальт-Цербстская (в крещении Екатерина Алексеевна) была на год моложе нареченного и приходилась ему троюродной сестрой. Она прибыла с матерью в Петербург в феврале 1744 года. Первый разговор будущих супругов наедине был весьма примечателен. Петр Федорович вначале порадовался возможности говорить с девушкой по-родственному, как с сестрой, а потом рассказал ей, что влюблен в одну из фрейлин и хотел бы жениться на ней, но готов покориться воле тетушки. Екатерина вспоминала: «Я слушала, краснея, эти родственные разговоры, благодаря его за скорое доверие, но в глубине души я взирала с изумлением на его неразумие и недостаток суждения о многих вещах». Между женихом и невестой завязались дружеские отношения, носившие ребяческий оттенок из-за характера великого князя и юного возраста их обоих. Но такая дружба оказалась недолговечной и не переросла ни во что большее. Уже в мае следующего года Петр Федорович потерял к невесте интерес, а самой ей была неприятна даже мысль о предстоящем замужестве. Однако события разворачивались своим чередом, и никого не интересовали эмоции молодых людей, не принадлежавших самим себе. Двадцать первого августа 1745 года в церкви Казанской Богородицы состоялось венчание великокняжеской четы, положившее начало одному из самых несчастных браков.
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.