В манифесте о вступлении на престол он обещал «во всем следовать стопам премудрого государя, деда нашего императора Петра Великого». Это снова стало непонятно населению, так как все знали, как он относился к России, а тем более к Петру I. В. О. Ключевский дал Петру Федоровичу следующую нелицеприятную оценку: «Быстрая смена обстоятельств и программ воспитания вконец сбила с толку и без того некрепкую его голову…Петр кончил тем, что не научился ничему, а несходство голштинской и русской обстановки… совсем отучило его понимать окружающее. Развитие его остановилось раньше его роста; в лета мужества он оставался тем же, чем был в детстве, вырос, не созрев…Этот человек наизнанку, у которого спутались понятия добра и зла, вступил на русский престол. Он и здесь сохранил всю узость и мелочность мыслей и интересов, в которых был воспитан и вырос. Ум его, голштински тесный, никак не мог расшириться в географическую меру нечаянно доставшейся ему беспредельной империи. Напротив, на русском престоле Петр стал еще более голштинцем, чем был дома».
Причем нельзя сказать, что его мероприятия на посту императора все были идиотскими. В некоторых из них проглядывало рациональное зерно. Так, с первых же недель царствования он обратил особое внимание на укрепление порядка и дисциплины в присутственных местах, на разграничение их компетенции и повышении оперативности управления. За 186 дней своего царствования он успел уничтожить Тайную канцелярию, издал Манифест 18 февраля 1762 г. «О даровании вольности и свободы всему российскому дворянству», прекратил преследование старообрядцев, задумал передать управление церковно-монастырских земель в руки государства.
Побуждаемый своими прусскими симпатиями, он тотчас после воцарения отказался от участия в Семилетней войне, а также от всех русских завоеваний в Пруссии, чем спас Фридриха II. Благодарный король произвел императора в генерал-майоры своей армии. То, что Петр III принял этот чин, было негативно воспринято в столичном обществе и гвардии. Крайне непопулярной мерой явилось и переобмундирование русской армии по прусскому образцу. Сам император носил узкий прусский военный мундир, обувь такую тесную и зашнуровывал ее так сильно, что не мог сгибать колени и принужден был ходить и садиться с вытянутыми ногами. Резкое недовольство в гвардии вызвало намерение императора начать войну
Все это способствовало созданию оппозиции в гвардии, которую возглавила императрица Екатерина Алексеевна. 28 июня 1762 г. ее фаворит Григорий Орлов заехал в Петергоф за ней и привез Екатерину в Измайловский полк. Готовые к этому, солдаты тотчас присягнули на верность императрице. То же было и в Семеновском полку. С этими двумя полками Екатерина двинулась к Казанскому собору, где была провозглашена полномочной царицей. Успеху заговора способствовало и то, что сам Петр III находился в это время в Ораниенбауме.
Слабая попытка императора оказать сопротивление закончилась неудачей, и он вынужден был отречься от престола. По распоряжению императрицы Екатерины II его доставили в Ропшу и поместили под тщательным наблюдением гвардейских офицеров. Спустя несколько дней во время пьяной драки он был убит своими охранниками. 9 июля его похоронили в Благовещенской церкви Александро-Невской лавры, но в 1796 г. император Павел I велел достать гроб своего отца, короновал его останки и перезахоронил в Петропавловском соборе.
В. О. Ключевский так оценил это царствование: «Случайный гость русского престола, он мелькнул падучей звездой на русском политическом небосклоне, оставив всех в недоумении, зачем он на нем появился».
