В последние годы жизни перед Екатериной Алексеевной встал вопрос о наследнике престола. Императрица опасалась, что сын, Павел Петрович, своими начинаниями может погубить дело всей ее жизни. Перед смертью Екатерина II попыталась через голову Павла передать императорский престол своему внуку Александру Павловичу. Но Александр не хотел вступать в ссору с отцом, и целый ряд влиятельных сановников помешали уходящей императрице осуществить эту последнюю политическую интригу.
28 сентября 1796 г. произошло событие, ставшее началом конца. За две недели до этого сорвалась свадьба любимой внучки императрицы Александры Павловны со шведским королем Густавом IV. Екатерина II разгневалась так, что ее хватил удар, после которого она, правда, скоро оправилась. Но 5 ноября, когда Екатерина после утреннего кофе прошла в свою гардеробную, у нее случился инсульт, а на следующий день в 10 часов 15 минут вечера 67-летней императрицы не стало. Умерла Екатерина II в Царском Селе (ныне город Пушкин), и была похоронена в Петропавловском соборе.
Павел Петрович был единственным сыном (по официальной версии) великого князя Петра Федоровича (будущего императора Петра III) и великой княгини Екатерины Алексеевны (будущей императрицы Екатерины II). Родился лишь через 10 лет после вступления родителей в брак. Сразу после рождения был отобран у матери бабкой — Елизаветой Петровной, и первые годы детства провел окруженный ее неразумной заботливостью, не зная родительской ласки.
Первоначально непосредственный уход за ним осуществляли приставленные к нему няньки. Его постоянно запугивали, усиливая нервозность и раздражительность, которые достались ему по наследству от отца. В 4 года на него надели парик и камзол. Один из первых его воспитателей — Н. Порошин — отметил у него деятельный характер и быструю смену настроений. Следующим воспитателем Павла стал Ф. Д. Бехтерев, посредственный дипломат, но порядочный человек. По словам К. Валишевского, «он развил прирожденную страсть Павла к военным учениям, выдумав для него азбуку, где буквы изображались солдатиками. И развил также гордость Павла, издавая и печатая газету, в которой сообщалось о малейших поступках и событиях жизни молодого великого князя». С наставниками Павлу повезло. С шестилетнего возраста к нему был определен граф Н. И. Панин — «один из самых блестящих и образованных людей при дворе. Воспитанный на идеях французского просвещения, он к тому же был горячим патриотом и видел в наследнике человека, способного со временем осуществить его чаяния. Именно благодаря ему Павел был, по существу, первым из российских императоров, получивших систематическое образование, направленное на подготовку к государственной деятельности». С 1760 г. Н. И. Панин становится главным воспитателем (обер-гофмейстером). Чувство доверия и глубокой преданности к Панину Павел сохранил до самой его смерти в 1783 г.
Учителем цесаревича были также француз А. Л. Николаи, профессор Страсбургского университета, французский писатель Лафермьер и капитан русского флота С. И. Плещеев. По свидетельству Н. А. Саблукова, «Павел знал в совершенстве языки: славянский, русский, французский, немецкий, имел некоторые сведения в латинском, был хорошо знаком с историей и математикой; говорил и писал весьма свободно на упомянутых языках». Среди книг, которые читал наследник престола, были сочинения Сумарокова, Ломоносова, Державина, Расина, Корнеля, Мольера, Сервантеса, Вольтера, Руссо, а также книги по истории Тевтонского и Мальтийского рыцарских орденов и по истории братства тамплиеров. Он получил довольно обширные знания в разных науках, включая военное дело и государственное управление.
В результате дворцового переворота 28 июня 1762 г. его мать стала царствующей императрицей, а он был объявлен наследником престола, получив титул цесаревича. В 1762 г. Павел был назначен генерал-адмиралом, формально возглавив военно-морской флот России.
