Поиски корней Екатерины I в Прибалтике, проведённые после смерти Петра I, показали, что у Катерины были две сестры - Анна и Кристина, и два брата - Карл и Фридрих, семьи которых Екатерина в 1726 году перевезла в Петербург (Карл Скавронский переехал ещё раньше) (См. Скавронские). По мнению руководившего поисками А. И. Репнина, Христина Скавронская и её муж «врут», оба они «люди глупые и пьяные», Репнин предлагал отправить их «куда в другое место», «дабы от них больших врак не было». Карлу и Фридриху Екатерина присвоила в январе 1727 г. графское достоинство, не называя их своими братьями. В завещании Екатерины I Скавронские неопределённо названы «ближними сродственниками ея собственной фамилии». При Елизавете Петровне, дочери Екатерины, сразу после её восшествия на престол (1741), в графское достоинство были возведены также дети Кристины (Гендриковы) и дети Анны (Ефимовские). В дальнейшем официальной версией стало то, что Анна, Кристина, Карл и Фридрих — родные братья и сёстры Екатерины, дети Самуила Скавронского.

Однако с конца XIX века рядом историков такое родство ставится под сомнение. Указывается на тот факт, что Пётр I называл Екатерину не Скавронской, а Веселевской или Василевской, а в 1710 г. после взятия Риги в письме тому же Репнину называл совсем иные имена «сродственникам Катерины моей» — «Яган-Ионус Василевски, Анна-Доротея, также их дети». Поэтому предлагались иные версии происхождения Екатерины, например, согласно которым она двоюродная, а не родная сестра объявившихся в 1726 году Скавронских.

В связи с Екатериной I называется ещё одна фамилия — Рабе. По одним данным, Рабе (а не Крузе) — это фамилия её первого мужа-драгуна (эта версия попала в художественную литературу, например, роман А. Н. Толстого «Пётр Первый»), по другим — это её девичья фамилия, а некто Иоганн Рабе был её отцом.