1762年6月28日，葉卡捷琳娜在俄國首都聖彼得堡發動政變，推翻了自己的丈夫—俄國皇帝彼得三世，登基稱帝。她在位期間，俄國實力大增，成為歐洲最強大的帝國，瓜分波蘭，打敗土耳其取得黑海沿岸地區，併吞並了克里米亞汗國，因此，葉卡捷琳娜被尊稱為“大帝”，即俄羅斯帝國曆史上兩位大帝之一。
雖然葉卡捷琳娜是篡位得到帝王寶座，但是她為俄國的強盛做出巨大貢獻，是民眾認可的好皇帝。而且，葉卡捷琳娜登基後為了鞏固帝位，第一件事就是昭告天下，解釋她獲得政權的合法性，先後兩次簽署宣言，痛陳彼得三世的倒行逆施，把彼得三世的許多行為描述成國家層面上對俄羅斯的背叛和犯罪，所以發動政變屬於不得已而為之。葉卡捷琳娜在宣言中把她的登基加冕稱作是“俄羅斯人民的選擇”。
縱觀葉卡捷琳娜的一生，發現她是一個非常牛逼的女人，類似中國的武則天，只不過在情感上比武則天悲慘，因為唐高宗李治太愛武則天，而俄國皇帝彼得三世根本不愛葉卡捷琳娜。
葉卡捷琳娜在15歲的時候，被挑選為俄羅斯帝國皇儲彼得的未婚妻，16歲與彼得結婚，但是一直遭受丈夫彼得的冷落，結婚多年後的葉卡捷琳娜還仍然是個處女之身。當時的俄國女皇伊麗莎白·彼得羅芙娜卻責罵葉卡捷琳娜為何不生孩子。
1761年12月25日，俄國女皇伊麗莎白·彼得羅芙娜逝世，彼得繼位，史稱彼得三世，此時葉卡捷琳娜已經32歲，她與彼得三世的夫妻關係勢同水火，彼得三世經常侮辱葉卡捷琳娜。
葉卡捷琳娜在日記裡寫道，她當時反覆考慮，只看到了三條出路：一是繼續當彼得的妻子，最後和彼得一起共存亡；二是逆來順受，被彼得抓起來或者被廢黜，送進修道院；三是主動採取行動，自己的命運，自己做主。
最終，葉卡捷琳娜在33歲的時候發動政變，推翻並囚禁彼得三世，登基稱帝。葉卡捷琳娜接手時的俄羅斯雖不是千瘡百孔，但也危機四伏，國庫空虛。葉卡捷琳娜二世提出了一系列富國強兵的施政目標，並提出了一個新觀點：如果俄羅斯想要獲得自身民眾和周圍鄰國的尊重，俄羅斯就必須成為一個令人生畏的強權國家。
葉卡捷琳娜統治俄羅斯的34年間，瘋狂對外擴張67萬平方公里，締造了一支戰無不勝的強大軍隊，三次瓜分波蘭，兩次擊敗土耳其，打通黑海出海口。因為治國有方，功績卓著，葉卡捷琳娜在位時就被尊稱為大帝，是俄羅斯歷史上唯一被冠以大帝稱號的女皇。
1796年11月6日凌晨，葉卡捷琳娜因病去世，遺言是“假如我能活到200歲，整個歐洲都將匍匐在我的腳下！”