Происхождение Марты точно неизвестно. По некоторым сведениям, она была дочерью латышского крестьянина Самуила Скавронского, по другим — шведского квартирмейстера И. Рабе. Образования она не получила, а ее юность прошла в доме пастора Глюка в Мариенбурге (ныне город Алуксне в Латвии), где она была одновременно прачкой и кухаркой. Вероятно также, что она короткое время была замужем за шведским драгуном. В 1702 г. после взятия Мариенбурга русскими войсками будущая русская императрица стала военным трофеем и оказалась сначала в обозе Б. П. Шереметева, а затем у А. Д. Меншикова. Около 1703 г. ее заметил Петр I и пленился красотой Марты. Она стала одной из его любовниц. Постепенно отношения между ними становились все более близкими. Марта (вскоре крещенная по православному обычаю под именем Екатерины Алексеевны) отличалась веселым, ровным, ласковым характером; она легко приспосабливалась к капризам Петра, мирилась с его вспышками беспричинного гнева, умела помогать во время приступов эпилепсии, легко делила с ним трудности походной жизни. Одинокий и несчастный в личной жизни, Петр все больше привязывался к Екатерине, признавал рожденных ею от него детей. Екатерина не принимала непосредственного участия в решении политических вопросов, но имела на царя определенное влияние, в частности, считается, что она нередко выступала перед царем заступницей Меншикова. По преданию, она спасла царя во время Прутского похода, когда русские войска были окружены. Екатерина передала турецкому визирю все свои драгоценности, тем самым склонив его к подписанию перемирия. По возвращении в Петербург 19 февраля 1712 г. Петр обвенчался с Екатериной, а их дочери Анна и Елизавета (будущая императрица Елизавета Петровна) получили официальный статус цесаревен. В 1714 г. в память Прутского похода царь учредил орден Св. Екатерины, которым наградил жену в день ее именин. В мае 1724 г. Петр впервые в истории России короновал Екатерину в качестве императрицы. Существует предположение, что царь собирался официально провозгласить ее своей преемницей, но не сделал этого, узнав об измене жены с камергером В. Монсом.

После смерти Петра усилиями Меншикова и при опоре на гвардию Екатерина была возведена на престол. Поскольку сама она не обладала способностями и знаниями государственного деятеля, при ней был создан управлявший страной Верховный тайный совет, руководителем которого стал Меншиков. Среди наиболее значительных мероприятий этого времени — открытие Академии наук, заключение союза с Австрией и др. Став самодержавной государыней, Екатерина обнаружила тягу к безудержным развлечениям: практически все время она проводила на пирах, балах, разнообразных праздниках, что пагубно сказалось на ее здоровье, и почти не интересовалась делами управления. Перед смертью по настоянию Меншикова Екатерина подписала завещание, по которому престол должен был отойти к великому князю Петру Алексеевичу, а в случае его смерти к ее дочерям или их потомкам.