Очень скоро Понятовский близко сошелся со Львом Нарышкиным. А тот в начале 1756 г. свел его с Екатериной Алексеевной. Так начался новый увлекательный роман великой княгини. И 9 декабря 1758 г. Екатерина Алексеевна разрешилась вторым ребенком. Девочку в честь бабушки назвали Анной. И снова императрица забрала младенца от матери в свои покои. Среди своих приближенных Петр Федорович сделал по этому поводу заявление. “Бог знает, сказал, он откуда моя жена берет свою беременность, я не слишком-то знаю, мой ли это ребенок и должен ли я его принять на свой счет”. Однако, когда Елизавета по случаю рождения девочки приказала своему Кабинету выдать ее родителям по 60 тыс. руб., он с большим удовлетворением принял эту награду.
После падения Бестужева отношения между императрицей и Екатериной Алексеевной достигли наибольшего напряжения. Вместо Чоглоковых к “молодому двору” был приставлен не кто-нибудь, а сам шеф Тайной канцелярии Александр Шувалов со своей женой. Великой княгине, лишенной после родов какого-либо внимания, ставили в вину не только ее недоброжелательное отношение к своему супругу, но и нелицеприятную дружбу с Бестужевым.
В последние дни масленой недели 1759 г. между супругами возникла очередная ссора. При этом Петр Федорович, уже открыто объявивший Елизавету Воронцову хозяйкой на своей половине, стал разговаривать с женой тоном приказа. К тому же среди придворных уже поползли слухи о том, что скоро Воронцова станет женой великого князя, а великую княгиню отправят в монастырь.
Екатерина Алексеевна, трезво оценив обстановку, написала императрице вежливое, но достаточно смелое письмо. В нем она благодарила Елизавету за все ее милости, признавала себя несчастной в том, что не сумела угодить великому князю и императрице, и просила поэтому отпустить ее обратно домой. Необходимость своего отъезда она мотивировала весьма вескими аргументами: она совсем не нужна великому князю; поскольку у нее забрали ее детей и воспитание их находится в более надежных руках, ее отъезд не отразится на их дальнейшей судьбе; она больше не в силах оставаться в той нездоровой обстановке, которая сложилась вокруг нее при дворе; ее отъезд успокоит всех ее недоброжелателей и освободит императрицу от лишних неприятностей.
Разумеется, Екатерина Алексеевна не была столь наивна, чтобы действительно стремиться к выезду из России. Она хорошо знала, что Елизавета уже давно не может выносить своего племянника и что она никогда не решится на расторжение его брака ради глупой девицы Воронцовой. Этим хорошо рассчитанным актом великая княгиня надеялась упрочить свое положение при дворе. И это ей вполне удалось.
Разговор Елизаветы с Екатериной Алексеевной происходил в третьем часу ночи в присутствии Петра Федоровича и Александра Шувалова. Иван Шувалов тоже находился в это время в покоях императрицы за ширмой. Сначала Елизавета вела себя очень строго - в голосе ее звучали гнев и нетерпение. Но учтивые и в то же время довольно смелые и точные ответы собеседницы постепенно обезоружили ее. Неприятный разговор между женщинами закончился растроганными слезами. Потом великой княгине передали слова Елизаветы, сказанные ею своим близким о невестке: “Она любит правду и справедливость; это очень умная женщина, но мой племянник - дурак”.
К концу царствования Елизаветы Петровны ее племянник окончательно потерял уважение многих окружающих и возбудил к себе острое недовольство большинства русских. Напротив, Екатерину Алексеевну стали уважать даже ее противники. Вокруг нее образовался многочисленный круг приверженцев из русских, среди которых были не только гвардейские офицеры и дворяне средней руки, но и влиятельные вельможи, стоявшие близко к императрице.
Сама Елизавета понимала свою ошибку с назначением преемника трона, но она упустила время и теперь, когда ее здоровье было серьезно подорвано, так и не смогла решить по-другому проблему престолонаследия. Когда 25 декабря 1761 г. она скончалась в возрасте 52 лет, Петр Федорович был провозглашен русским императором (1761-1762).