Екатерина была брюнеткой среднего роста. Она совмещала в себе высокий интеллект, образованность, государственную мудрость и приверженность к «свободной любви».

Екатерина известна своими связями с многочисленными любовниками, число которых (по списку авторитетного екатериноведа П. И. Бартенева) достигает 23. Самыми известными из них были Сергей Салтыков, Г. Г. Орлов (впоследствии граф), конной гвардии поручик Васильчиков, Г. А. Потёмкин (впоследствии князь), гусар Зорич, Ланской, последним фаворитом был корнет Платон Зубов, ставший графом Российской империи и генералом. С Потёмкиным, по некоторым данным, Екатерина была тайно обвенчана (1775, см. Свадьба Екатерины II и Потёмкина). После 1762 она планировала брак с Орловым, однако по советам приближённых отказалась от этой идеи.

Стоит отметить, что «разврат» Екатерины был не таким уж скандальным явлением на фоне общей распущенности нравов XVIII столетия. Большинство королей (за исключением, пожалуй, Фридриха Великого, Людовика XVI и Карла XII) имели многочисленных любовниц. Фавориты Екатерины (за исключением Потёмкина, обладавшего государственными способностями) не оказывали влияния на политику. Тем не менее институт фаворитизма отрицательно действовал на высшее дворянство, которое искало выгод через лесть новому фавориту, пыталось провести в любовники к государыне «своего человека» и т. п.

У Екатерины было двое сыновей: Павел Петрович (1754) (подозревают, что его отцом был Сергей Салтыков) и Алексей Бобринский (1762 — сын Григория Орлова) и две дочери: умершая во младенчестве великая княжна Анна Петровна (1757—1759, возможно, дочь будущего короля Польши Станислава Понятовского) и Елизавета Григорьевна Тёмкина (1775 — дочь Потёмкина).