Салтыков был двумя годами старше Екатерины. Он принадлежал к старшей линии знаменитого рода Салтыковых, ведших свой род с XIII века. Его отец, граф и генерал-аншеф Василий Федорович Салтыков, был родным братом царицы Прасковьи Федоровны, жены царя Ивана V Алексеевича и, таким образом, приходился Елизавете Петровне троюродным братом. Немаловажно, что Василий Федорович женился на княжне Марии Алексеевне Голицыной, большинство многочисленных родственников которой оказалось на стороне Елизаветы Петровны.

 В 1750 году С. В. Салтыков женился на фрейлине императрицы Матрене Павловне Балк, племяннице уже известных нам Балков и Монсов. Из-за всего этого, а также за необыкновенную красоту Салтыкова определили камергером к великому князю Петру Федоровичу, что позволило ему часто находиться подле Екатерины Алексеевны. «Сергей Салтыков, – писала Екатерина II, – дал мне понять, какая была причина его частых посещений... 

Я продолжала его слушать; он был прекрасен, как день, и, конечно, никто не мог с ним сравняться ни при Большом дворе, ни, тем более, при нашем». Как-то во время охоты на зайцев, оставшись наедине с Екатериной, Салтыков признался ей в страстной любви. Ответному чувству Екатерины способствовало то, что Петр Федорович тогда волочился за девицей Марфой Исаевной Шафировой – внучкой петровского сподвижника барона П. П. Шафирова. Когда появились признаки беременности, Елизавета Петровна запретила Екатерине ездить верхом по-мужски и по тем же причинам присмотрела в Ораниенбауме хорошенькую молодую вдовушку, склоняя ее через придворных к любовной связи с Петром Федоровичем. 14 декабря 1752 года двор выехал из Петербурга в Москву, и по дороге у Екатерины произошел выкидыш. 

Ожидавшиеся роды не состоялись. Петр Федорович заподозрил Екатерину в неверности, поскольку ее беременность была для него полной неожиданностью. Последующие события укрепили его в этом подозрении. Известный мемуарист и ученый Андрей Тимофеевич Болотов писал: «Петр Федорович стал обходиться с нею с величайшей холодностью и слюбился напротив того с дочерью графа Воронцова и племянницею тогдашнего великого канцлера Елисаветою Романовною, прилепясь к ней так, что не скрывал даже ни перед кем непомерной к ней любви своей, которая даже до того его ослепила, что он не восхотел от всех скрыть ненависть свою к супруге и сыну своему, и при самом еще вступлении своем на престол сделал ту непростительную погрешность и с благоразумием совсем несогласную неосторожность, что в изданном первом от себя манифесте, не только не назначил сына своего по себе наследником, но не упомянул об нем ни единым словом. 

Не могу изобразить, как удивил и поразил тогда еще сей первый шаг его всех россиян, и сколь ко многим негодованиям и разным догадкам и суждениям подал он повод». Когда Болотов впервые увидел Елизавету Романовну Воронцову, то, еще не зная, что за дама прошла перед ним, спросил дежурного полицейского офицера: «Кто такова была толстая и такая дурная, с обрюзглой рожею, боярыня?» И был поражен, когда тот сказал, что это Воронцова. «Ах, Боже мой! Да как это может статься? Уж этакую толстую, нескладную, широкорожую, дурную и обрюзглую совсем, любить и любить еще так сильно государю?.. 

В самом деле была она такова, что всякому даже смотреть на нее было отвратительно и гнусно». К этому времени Елизавета Петровна окончательно изверилась в способности своего племянника стать отцом наследника престола. Императрица очень хотела иметь внука, точнее, внучатого племянника, во всяком случае, цесаревича и продолжателя династии. Нетерпение ее стало столь велико, что она даже приказала найти для Екатерины надежного фаворита, который сумел бы сделать то, что не удавалось августейшему супругу. И здесь уместно предоставить слово Александру Михайловичу Тургеневу, прекрасно осведомленному о тайнах двора.

 Он составил прелюбопытнейшие «Записки», основывавшиеся на семейном архиве и других документах. Да и сам Тургенев много знал, видел и был наслышан об интимной жизни двора, так как с четырнадцати лет нес караульную службу в императорских дворцах, в том числе и в день смерти Екатерины II, и с первых же дней царствования Павла состоял при нем ординарцем. Тургенев служил при штабах князя Волконского и графа Салтыкова, был в ближайшем окружении статс-секретаря Александра I – М. М. Сперанского, дружил с воспитателем царских детей В. А. Жуковским и многое услышал от него. В «Записках» Тургенева, которые публиковались в журнале «Русская старина», сохранилось много интересных подробностей, в том числе об отношениях Екатерины Алексеевны и графа С. В. Салтыкова. Тургенев пишет, что канцлер А. Н. Бестужев-Рюмин узнал от великой княгини Екатерины Алексеевны пикантную комическую подробность ночного ее времяпрепровождения с Петром Федоровичем: «Бестужев... был ее министром, поверенным всех тайных ее помыслов. 

От нее непосредственно Бестужев сведал, что она с супругом своим всю ночь занимается экзерцициею, что они стоят попеременно на часах у дверей, что ей занятие это весьма наскучило, да и руки и плечи болят у нее от ружья.

 Она просила его (Бестужева) сделать ей благодеяние, уговорить великого князя, супруга ее, чтобы он оставил ее в покое, не заставлял бы по ночам обучаться ружейной экзерциции, что она не смеет доложить об этом императрице, страшась тем прогневить ее величество... Пораженная сей вестью, как громовым ударом, Елизавета казалась онемевшею, долго не могла вымолвить ни слова. Наконец зарыдала и, обращаясь к Бестужеву, сказала ему: – Алексей Петрович, спаси государство, спаси меня, спаси все, придумай, сделай, как знаешь! Бестужев предложил для действия прекрасного собою, умного и отличного поведения перед прочими камергера Сергея Салтыкова. Поручив Бестужеву уладить это дело, императрица, по-видимому, для надежности, дала такое же задание уже известной нам статс-даме Екатерины Алексеевны Марии Симоновне Чоглоковой, и та, отозвав однажды Екатерину в сторону, сказала, что сама она, Чоглокова, абсолютно верна своему мужу, но бывают «положения высшего порядка, которые вынуждают делать исключения из правил». Таким «положением высшего порядка» было продолжение династии.

 Причем Чоглокова от имени Елизаветы Петровны предложила Екатерине одного из двух претендентов в фавориты – или Сергея Салтыкова, или Льва Нарышкина. Когда состоялся этот разговор, роман между Екатериной и Салтыковым был уже в полном разгаре и имел своим результатом беременность, закончившуюся, как мы уже знаем, выкидышем. Однако Салтыков, хотя и любил Екатерину, но еще больше любил себя и свою карьеру, за которую весьма опасался при сложившихся обстоятельствах. Поэтому в конце 1752 года он взял отпуск и уехал к родным. Вернулся он через три месяца, чтобы сопровождать петербургский двор в Москву. Салтыков то появлялся возле Екатерины Алексеевны, то исчезал, объясняя такое поведение опасением скомпрометировать ее. Лето 1754 года двор снова провел в Москве и Подмосковье, а затем тысячи телег и экипажей двинулись из Первопрестольной в Петербург. На сей раз Елизавета Петровна решила не спешить и приказала проезжать каждые сутки только от одной станции до другой. Между столицами было тогда 29 станций, и потому дорога заняла ровно месяц. Екатерина, вновь беременная, успела благополучно добраться до Петербурга и в среду, 20 ноября 1754 года, около полудня, в Летнем дворце родила сына. «Как только его спеленали, императрица ввела своего духовника, который дал ребенку имя Павла, после чего тотчас же императрица велела акушерке взять ребенка и следовать за ней, – писала потом Екатерина. – Как только удалилась императрица, великий князь тоже пошел к себе, и я никого не видела ровно до трех часов. Я много потела, я просила Владиславовну (одну из статс-дам Екатерины) сменить мне белье, уложить меня в кровать; она сказала, что не смеет. Она посылала несколько раз за акушеркой, но та не приходила; я просила пить, но получила тот же ответ...

 Со следующего дня я начала чувствовать невыносимую ревматическую боль, и при том схватила сильную лихорадку. Несмотря на это, на следующий день мне оказывали почти столько же внимания; я никого не видела и никто не справлялся о моем здоровье. Я то и дело плакала и стонала в своей постели». А в Петербурге начались пышные торжества. Во всех церквах служили благодарственные молебны, над городом плыл густой, непрерывающийся колокольный звон, сановники наперебой поздравляли императрицу и Петра Федоровича с рождением цесаревича, начисто забыв о Екатерине. Вечером было объявлено, что крестными отцом и матерью новорожденного будут «оба римско-императорские величества», персоны которых при крестинах станет представлять посол Австрии граф Эстергази. Во дворце и домах знати шли пиры и маскарады, на улицах появились длинные ряды столов с даровыми яствами и напитками.

 В ночном небе полыхал фейерверк – огненные краски изображали коленопреклоненную женщину, символизирующую Россию. Она стояла перед алтарем с надписью: «Единого еще желаю». Как только картина угасла, вспыхнула новая – на облаке возлежал на пурпурной подушке младенец, а под облаком сверкала надпись: «Тако исполнилось твое желание». Был не только фейерверк – были также и стихи. Их написал первый пиит России Михаил Васильевич Ломоносов: С великим прадедом сравнися, С желаньем нашим восходи. 

Велики суть дела Петровы, Но многие еще готовы Тебе остались напреди. На шестой день после родов, в день крестин, Елизавета Петровна сама принесла Екатерине на золотом блюде указ о выдаче ей 100 000 рублей. Кроме того, она вручила и небольшой ларчик, в котором, как вспоминала Екатерина, лежало «очень бедное маленькое ожерелье с серьгами и двумя жалкими перстнями, которые мне совестно было бы подарить моим камер-фрау».