После рождения трёх сыновей 14 октября 1759 года в Штеттине появилась на свет первая дочь, названная Софией Доротеей. Она-то и станет русской императрицей. Отец её вступил в управление Вюртембергским герцогством значительно позже, лишь после смерти брата, владетельного герцога Карла Евгения, у которого не было детей. Старший из братьев, находившийся на французской службе, в 1763 году вступил в неравный брак с дочерью саксонского тайного советника и поселился с ней в Швейцарии, отказавшись за себя и за своих детей от права наследовать вюртембергский престол.
Пока Фридрих Евгений был полностью занят своими служебными обязанностями, дети полностью находились на попечении матери. Однако по мере увеличения семейства стал ощущаться недостаток денежных средств. Семья переселилась в Трептов, небольшой городок, расположенный неподалёку от Штеттина, и зажила там в уединении, которое лишь изредка прерывалось поездками в Берлин и Шведт, чтобы повидаться с родственниками. В домашнем быту господствовали строгий порядок и экономия. Основная заслуга в этом принадлежала самой Фридерике, которая обладала хозяйственными способностями. Родной дядя, король Фридрих II, являлся ей примером бережливости.
Семья вюртембергского принца жила дружно, отношения между всеми её членами были ласковые и тёплые. Воспитанию детей уделялось большое внимание. За основу родители взяли теорию Жан-Жака Руссо, которая в то время была широко распространена.
Между Фридрихбм Евгением и Руссо даже велась переписка, «предметом» которой была старшая дочь. А жена принца стала ярой поклонницей французского просветителя. Много лет спустя она напишет дочери в Россию, что «Эмиль» Руссо составляет её любимое чтение, а своему первому внуку она отправит бюст знаменитого француза, приписав, что этот человек заслуживает особого уважения.
Мечтой всех правителей мелких германских княжеств был выгодный брак своих детей. Это соответствовало их жизненным интересам. Поэтому родители старались приложить максимум усилий для наилучшего развития младшего поколения. В основу воспитания Софии Доротеи были положены как бы две системы: французская, которой поклонялись её родители, и «родная» немецкая. Согласно первой женщина должна была быть украшением семьи и общества, иметь хорошие манеры, неплохо музицировать и танцевать, обладать склонностью к рукоделию и рисованию, а также хорошо знать французский разговорный язык и быть знакомой с лучшими литературными произведениями. Помимо этого, она должна была разбираться и в некоторых научных предметах, чтобы достойно принимать участие в разговорах в светском обществе. Нравственная основа в этой методике воспитания отсутствовала. Зато немецкая система включала в себя прежде всего строгое благочестие, умение вести домашнее хозяйство, заботу о муже и детях. Ну а для хорошего образования считалось вполне достаточным уметь читать и писать, знать закон Божий, неплохо разбираться в искусстве и заниматься рукоделием. Мать будущей российской императрицы в воспитании своих дочерей стремилась объединить эти два направления.
К старшей дочери в качестве гувернантки была приставлена госпожа Борк, которая сыграла очень важную роль в образовании девочки. Она нежно полюбила свою воспитанницу, и та, в свою очередь, ответила ей искренним чувством привязанности и благодарности. Кольцо, которое фрау Борк подарила девочке в один из дней её рождения, принцесса носила до конца своей жизни.
К семи годам дочь вюртембергского принца уже научилась читать и писать. Фрау Борк обучала её арифметике и французскому языку, который вскоре стал для девочки таким же родным, как и немецкий. На десятом году её уже знакомили с географией и историей, в том числе и с историей России, страны далёкой и мало известной в то время жителям Западной Европы. В одном из своих сочинений о деятельности Петра I девочка писала: «Пётр Великий по всей справедливости заслужил это название и право принять императорский титул, потому что во время своих путешествий он понял, что он был в действительности одним из самых могущественных государей в Европе и что нужен только творческий, философский, предприимчивый ум, чтобы сравнять его государство с самыми могущественными государствами Европы; а Пётр одарён был всеми великими качествами...» Узнала подраставшая принцесса и о том, что огромной Российской империей правит сейчас государыня, которая, как и она сама, родилась в Штеттине и была дочерью германского князя, служившего когда-то, как и её отец, у прусского короля и тоже бывшего штеттинским губернатором.
Когда девочке исполнилось десять лет, её родители стали готовиться к переселению в Монбельяр, Вюртембергское владение во французских пределах. Для этой цели им приходилось нередко отлучаться из дома, чтобы побывать в Штутгарте или Берлине для решения некоторых, связанных с переездом вопросов. Во время отсутствия матери София как старшая дочь оставалась в роли хозяйки дома, конечно настолько, насколько это было возможно в её возрасте.
Еженедельно девочка писала своим родителям письма-отчёты: о братьях и сёстрах, о доме и о своих занятиях. Писала она на французском языке, чтобы порадовать отца и мать усвоенными знаниями. В её детских письмах встречается и такая запись: «С фрау Борк мы уже несколько дней повторяем римскую историю и историю Бранденбурга. Она была так добра, что писала мне прелестные наставления (sic!), в которых часто касалась и моих недостатков, я же должна переводить эти наставления на французский язык. Я почти всегда раскаиваюсь в своих недостатках и надеюсь, что это поможет мне исправиться. Переводя наставления фрау Борк на французский, я переписываю их в книгу, чтобы иметь возможность время от времени перечитывать их».
Летом 1769 года семья вюртембергского принца переехала в Монбельяр. Причиной переезда послужили финансовые соображения: служба в Пруссии при скупости короля Фридриха II не могла избавить от нужды быстро увеличивающееся семейство, а герцог Вюртембергский Карл Евгений, любитель необузданной роскоши и развлечений, не оказывал помощи младшему брату. Да и рана, полученная отцом Софии на войне, не позволяла ему строго выполнять требования прусской военной службы. Герцог по настоянию Фридриха II назначил брата своим наместником в Монбельяр, где тот был значительно лучше обеспечен и мог иметь практически независимое положение. Так что Трептов оставили без сожаления.
Монбельяр был главным городом небольшого графства, которое ранее принадлежало Франции, а в 1723 году перешло к Вюртембергу. Этот маленький город с прекрасным климатом располагался в очень живописной местности. Резиденцией герцогов Вюртембергских был замок Этюп, находившийся близ Монбельяра. Здесь, среди великолепной природы, зелени садов и роскошных цветников, в кругу родных и близких друзей, провела София все остальные годы своего пребывания на родине. Об этом чудесном времени она никогда не могла вспоминать равнодушно.
Небольшой патриархальный двор принца, жизнь которого протекала без излишней роскоши, отличался особым радушием. Семья жила в двухэтажном доме с боковыми флигелями, обнесёнными красивой решёткой. Вокруг дома был обширный парк с живописными беседками, увитыми розами, с затейливыми фонтанами и изящными статуями. В этом маленьком сельском дворце был создан и свой домашний театр, на сцене которого выступали обитатели Этюпа, а иногда и актёры, которые выписывались из других городов, даже из Вены.
В подруги к своей старшей дочери родители пригласили графиню фон Фройндштейн, на редкость красивую девушку с хорошим характером. Генриетта — так её звали — была на пять лет старше принцессы, однако разница в возрасте никак не отразилась на отношениях между ними. В семье вюртембергского принца её приняли как родную, сама же София осыпала девушку знаками внимания, дарила ей нежность и доверие. Они стали неразлучны. Эта дружба, начавшаяся с юных лет и продолжавшаяся всю жизнь, была искренней и бескорыстной. Впоследствии Генриетта выйдет замуж за барона Оберкирха и напишет записки с воспоминаниями о своей подруге.
