Ревниво относясь к своей власти, Екатерина II не допускала, однако, сына к государственным делам. Зная, как должно быть, и видя, что происходит в реальности, он постепенно начал критически относиться к политике матери. В то же время его тщеславие подогревали интриганы, постоянно напоминавшие ему о его правах на престол. На протяжении нескольких десятилетий имя цесаревича постоянно всплывало в разных политических процессах, к нему, как к «сыну», взывал и самозванец Е. И. Пугачев. Все это заставляло Екатерину II относиться к наследнику настороженно. В нем же росло раздражение: неглупый человек, он вынужден был издали наблюдать за делом, которое по праву считал своим. Еще больше ожесточили его насмешки и язвительность матери и ее фаворитов. Постепенно он стал нервным, вспыльчивым, подозрительным. Не обладал он и привлекательной внешностью: курносый, с большим ртом, толстыми губами, резко бегущим назад лбом и ранней лысиной.
В сентябре 1773 г. Павел женился на принцессе Вильгельмине Луизе Гессен — Дармштадской, принявшей в православии имя великой княгини Натальи Алексеевны. В мае 1776 г. она скончалась от родов, умер и ребенок. Дабы «утешить» сына, Екатерина II рассказала ему о неверности жены, так как из бумаг покойной выяснилось, что она была в близких отношениях с графом А. К. Разумовским, который на правах друга жил в доме наследника. После такого «открытия» Павел еще больше замкнулся в себе, стал еще более подозрительным.
В сентябре 1776 г. он вступил во второй брак с принцессой Софией Доротеей Августой Луизой Вюртембергской. С ней, получившей в православии имя великой княгини Марии Федоровны, цесаревич жил в семейной гармонии. Рождение многочисленного потомства, прежде всего двух сыновей, Александра и Константина, осчастливило не только родителей, но и страстно желавшую иметь преемников мужского пола Екатерину, которая забрала их к себе и лично заботилась о воспитании обоих внуков. Отправляясь на сватовство к невесте, Павел побывал в Берлине, беседовал с королем Фридрихом II, который стал для него кумиром. Павел увидел в нем свой идеал правителя, а в Пруссии — идеал государственного устройства, и это возобладало над теми принципами, которые лежали в основе воспитательной программы, намеченной когда-то Н. И. Паниным.
В 1781–1782 гг. с супругой под именем графа и графини Северных совершили заграничное путешествие, длившееся 14 месяцев. Инициатором его стала Екатерина II, искавшая союза с Австрией, что и определило маршрут поездки. Они посетили Австрию, Италию, Францию и Нидерланды, а также Швейцарию и Вюртемберг, где произвели благоприятное впечатление. Европа показалась цесаревичу упорядоченным миром. В. Н. Балязин сообщает: «В Вене в честь приезжих было решено дать представление трагедии «Гамлет». Однако знаменитый актер Брокман играть отказался, сославшись на то, что тогда в зале окажутся два Гамлета. Под вторым подразумевался Павел: в Европе хорошо знали положение наследника при дворе и стремились использовать это в расчете на будущее». С легкого языка Брокмана за Павлом Петровичем в Европе до воцарения его в России закрепилось прозвище «Русский Гамлет», так как европейская общественность проводила прямые параллели: умерщвленный в результате заговора отец, взявшая в свои руки власть мать и мечущийся в жажде мести сын, которого мать отстранила от власти, намекая на его сумасшествие. Все получалось как у шекспировского героя.
С 1783 г. великокняжеская семья жила по большей части в Павловске и Гатчине. В Гатчине цесаревич устроил себе особый мирок, во всем отличный от петербургского. Здесь все его заботы и интересы свелись, за неимением другого дела, к устройству так называемой гатчинской армии — нескольких батальонов, отданных под его непосредственную команду, и вопросы их обмундирования и выучки всецело поглотили его внимание. За образец обучения войск была взята прусская военная система. Екатерина II, с опасением смотревшая на образ жизни и настроения сына, в последние годы жизни приняла решение устранить его от наследования, передав престол старшему своему внуку, великому князю Александру Павловичу. Но ее внезапная болезнь и смерть 6 ноября 1796 г. открыла цесаревичу дорогу к трону.
С первых дней своего царствования новый император начал проводить политику, отличную от екатерининской. Павел торжественно перезахоронил своего отца в Петропавловской крепости. Император как бы торопился наверстать упущенное: за 4 года царствования он издал 2179 актов, в среднем по 42 акта в месяц. В апреле 1797 г., в день коронации в Москве, им был обнародован Указ о престолонаследии, по которому российский престол переходил по праву первородства только по мужской линии царствующего дома, и, таким образом, отменялся провозглашенный Петром I произвол государя в деле назначения себе преемника.
