Nu există prea multe informații despre copilăria celei care a devenit țarina Ecaterina I a Rusiei. Versiunea unanim acceptată este că Marta Elena, numele ei la naștere, a venit pe lume pe 15 aprilie 1684 la Ringen, oraș aflat în Letonia suedeză în acel moment. Era fiica unei familii de țărani letoni de origine poloneză, dar părinții i-au murit de ciumă, lăsând orfani cinci copii. Marta a fost luată de o mătușă și trimisă la Marienburg, unde a trăit ca servitoare în casa pastorului Gluck, cel care a tradus Biblia în limba letonă. Se spune că viitoarea împărăteasă nu știa să scrie și să citească și că a rămas analfabetă toată viața.
La vârsta de 17 ani, s-a căsătorit cu un suedez, dar mariajul a durat doar opt zile. Când trupele ruse au cucerit Marienburgul, pastorul luteran în casa căruia lucra fata a fost chemat la Moscova ca traducător în serviciul mareșalului Boris Sheremetev. Ulterior Marta a devenit slujitoare în casa prințului Alexandru Menșikov, primul guvernator al orașului Sankt Petersburg, un bun prieten al lui Petru cel Mare.
În 1703, când Petru l-a vizitat pe Menșikov, a întâlnit-o pe Marta, iar la scurtă vreme, tânăra i-a devenit amantă. În 1705, s-a convertit la ortodoxism și și-a luat numele Ecaterina Alexeievna.
Ecaterina și Petru s-au căsătorit în secret în 1707 și au avut nouă copii, dintre care doar două fete au ajuns la maturitate, Ana și Elisabeta. Când țarul a mutat capitala imperiului la Sankt Petersburg, cei doi au locuit într-o cabană din lemn cu trei camere unde ea gătea și se ocupa de copii la fel ca o femeie obișnuită. Era foarte energică, plină de compasiune, fermecătoare, mereu veselă și reușea să-l calmeze pe Petru când acesta făcea crize de furie, nemulțumit de viteza cu care se mișcau lucrurile în imperiu. Ecaterina l-a însoțit în Războiul Ruso-Turc din 1710 – 1711, în campania de pe Prut, și se spune că, într-unul din momentele dificile ale luptelor, ei i-a venit ideea să adune bijuteriile tuturor nevestelor generalilor ruși și să i le ofere ca mită marelui vizir Baltaci Mehmet Pașa, pentru a-l determina să permită retragerea forțelor ruse.
Cert este că Mehmet a acceptat pacea, armata rusă a scăpat de situația disperată în care se afla, dar Moldova a redevenit vasală a Imperiului Otoman, domnitorul Dimitrie Cantemir fiind nevoit să se refugieze la Moscova.
Petru cel Mare s-a căsătorit oficial cu Ecaterina pe 9 februarie 1712 la Catedrala Sfântul Isaac din Sankt Petersburg, femeia devenind astfel cea de-a doua soție a țarului. A fost încoronată în 1724, dar cu un an înainte de moartea lui relația lor a fost greu încercată de o serie de evenimente care au dus la suspiciunea de corupție.
Țarul, care luptase toată viața sa pentru a eradica orice nedreptate din imperiu, a fost dezamăgit să afle că Marta acceptase mită de la Willem Mons, fratele Annei Mons, o fostă amantă a lui, pentru a intermedia diverse favoruri la curte. Când a auzit, Petru a dat ordin ca Willem Mons să fie executat, iar o soră a acestuia, Matryona, și ea implicată în afacere, să fie exilată la Tobolsk, în Siberia. Cu o noapte înainte, țarul i-a spus lui Willem că, deși îi pare rău că pierde un om atât de inteligent, sentința va fi executată. Capul bărbatului a fost conservat în alcool și a fost apoi expus la Palatul de vară, unde se află și în prezent.
Când Petru cel Mare a murit, în 1725, fără să numească un succesor, Ecaterina a fost susținută să preia puterea, fiind prima femeie care a condus imperiul, deschizând calea legală a celor șaptezeci de ani de domnie a femeilor în Rusia. Deși aceste conduceri feminine au fost întrerupte și de domniile pasagere ale unor țari de sex masculin, aproape toți succesorii au continuat politica lui Petru I pentru modernizarea Rusiei.
Domnia Ecaterinei a durat doi ani, timp în care a patronat expediția științifică a lui Bering, care a descoperit strâmtoarea ce poartă numele, a inaugurat Academia de Științe de la Sankt Petersburg și a restrâns puterea Senatului, continuând fidel politica și reformele lui Petru, sub îndrumarea lui Menșikov, prietenul și consilierul fostului soț.
Țarina a încetat din viață pe 17 mai 1727, la vârsta de 43 de ani, la Sankt Petersburg, și a fost înmormântată în Catedrala Sfinții Petru și Pavel. După moartea ei, pe tronul Rusiei a ajuns, pentru o perioadă de aproape trei ani, Petru al II-lea, singurul urmaș pe linie masculină al lui Petru cel Mare.
