Для того чтобы ускорить вмешательство в природу, Екатерина принимает обет совершить 18 мая 1775 года пешком паломничество в Троице-Сергиеву лавру. Этот набожный поступок, по ее мнению, должен благотворно сказаться на зачатии ребенка. 10 июля того же года Ее Императорское Высочество Наталия сообщает, что ждет ребенка. В то время как Екатерина, довольная таким поворотом событий, принимает привычные поздравления, некоторые доброжелатели намекают ей, что ее невестка, возможно, небезупречного поведения. Если верить этим сплетницам, она каждый вечер за ужином подсыпает мужу немного опиума, тот засыпает где-нибудь в углу и оставляет свою жену развлекаться наедине с Андреем Разумовским. Эти настойчивые слухи побуждают Екатерину расспросить невестку, от кого она беременна – от сына или его лучшего друга. Но сейчас это не так уж и важно! Она и сама уже сталкивалась с подобной ситуацией, но это не помешало ей обернуть дело так, как она того хотела. Главное заключается в том, что для всей России ребенок, которого вынашивает Наталия, будет подлинным наследником трона. Забеременела? От кого? Молодая женщина теперь пала в глазах императрицы Екатерины, так же как и сама Екатерина в свое время – в глазах Елизаветы. Гордость Павла по поводу этого отцовства была безграничной. Его любовь к жене обретает форму благоговения и мистического обожания. Малейший признак усталости у Наталии вызывает у него панику, и он посылает за врачом. Ей очень не хотелось рожать в Москве, где она не ощущала себя «как дома». Из-за недомогания Наталии супруги только в декабре 1775 года смогли отправиться в обратный путь и вынуждены были со многими остановками добираться до Санкт-Петербурга.

Наконец в апреле великая княгиня почувствовала первые признаки надвигающихся родов. Во время родов императрица находится у изголовья невестки и внимательно следит за всеми действиями врачей. Надев поверх платья большой фартук, она помогает акушеркам и дает советы. Однако роды осложнились. Утробный плод продвигался плохо. В конвульсиях, с мокрым от пота лицом, роженица орала, раздирая все горло. Врачи и вызванные на подмогу проявляли все большую обеспокоенность. Наконец ребенок был вытащен из утробы матери. Это был мальчик. Его тело было безжизненно. Мертворожденный! Собравшиеся предприняли было усилия по спасению цесаревны, находящейся при смерти, но, освободившись от умершего младенца, Наталия умирала. Зловоние обволакивало комнату. Павлу не дали войти, чтобы избавить его от излишних переживаний. 15 апреля 1776 года в пять часов тридцать минут пополудни Наталия испустила последний вздох.

Увидев перед собой неподвижное тело жены, с закрытыми глазами и умиротворенными чертами лица, Павел сначала заплакал навзрыд, а затем, обезумев от горя и побагровев от ярости, стал крушить мебель. Екатерина хладнокровно приказала присутствующим лекарям подготовить письменное заключение о смерти великой княгини, указав, что ее кончина произошла по естественной причине. Она опасалась, что вероломное публичное мнение не простит ей травлю невестки или, по крайней мере, обвинит ее в ненадлежащем уходе. Тем же вечером, когда стало ясно, что Павел вне себя от горя и даже пытался выброситься из окна, Екатерина вынуждена была отвезти его в Царское Село. Однако одной только смены обстановки было недостаточно для того, чтобы умерить его тоску и облегчить несчастье. Сочувствуя горю сына, Екатерина в то же время старается отвести от себя всяческие подозрения в ответственности за неблагоприятный исход этого дела. В письме своему постоянному корреспонденту, мадам Бьельке, она пишет: «Спасти великую княгиню было свыше человеческих возможностей… Она была обречена.