В январе 1782 года великокняжеская чета покинула Вену и выехала в Италию, где пробыла вплоть до апреля, посетив многие города этой великолепной страны. Супруги любовались природой, интересовались памятниками старины, произведениями искусства эпохи Возрождения. Сказочное впечатление на них произвела Венеция.
Во время поездки по Италии Мария и Павел познакомились и с братом императора Иосифа, великим тосканским герцогом Леопольдом, умным и осторожным правителем. Семейство герцога произвело на них очень благоприятное впечатление: оно отличалось строгой нравственностью и скромным образом жизни без всяких излишеств. Приятно поразил молодых супругов и их будущий шурин, тринадцатилетний Франц, разумный и добрый мальчик. Сам же Леопольд в письме брату так написал о великой княгине Марии Фёдоровне:
Из разных мест пути их высочества отправляли письма и даже небольшие посылки в Петербург и игрушки для своих мальчиков. Мария Фёдоровна писала о достопримечательностях, с которыми познакомилась, о впечатлениях во время путешествия. Свекровь-императрица, в свою очередь, подробно сообщала о «прелестных детях» великокняжеской четы, пересылала их короткие письма-записки:
В конце апреля великокняжеская чета прибыла во Францию. Но самые счастливые минуты своего путешествия Мария Фёдоровна провела конечно же в своём родном Монбельяре, где по случаю приезда дорогих гостей из России собралась вся многочисленная вюртембергская семья. Встреча с родителями, родственниками и друзьями сопровождалась слезами радости. Ведь со времени разлуки прошло целых шесть лет: уехала принцесса София Доротея семнадцатилетней девушкой, а приехала супругой наследника российского престола Марией Фёдоровной, матерью двоих сыновей.
Пребывание в милом сердцу Этюпе длилось целый месяц. Затем вновь страны и города: Швейцария, Южная Германия и снова Вена. В Петербург великокняжеская чета возвратилась 20 ноября 1782 года, ровно через четырнадцать месяцев, проехав в общей сложности тринадцать тысяч вёрст. Возвратившихся путешественников государыня встретила радостно, казалось даже, что «потеплело» и её отношение к сыну.