Смерть любимой жены и первенца стала ударом для Павла Петровича, но еще большим шоком оказалось известие о ее измене с его лучшим другом: предательство людей, которым он доверял более всего. В бумагах близкого друга великокняжеской четы графа АД. Разумовского была найдена его любовная переписка с великой княгиней Натальей Алексеевной. Узнав об этом, Екатерина II посвятила в эту сердечную тайну Павла Петровича, дабы он быстрее пришел в себя. Средство, безусловно, жестокое, но прагматичное, так как проблема продолжения династии по-прежнему стояла остро. Будучи прекрасным политиком, императрица считала, что это был лучший способ «отрезвить» великого князя и в дальнейшем обеспечить скорый второй брак. И совершенно очевидно, что вся эта история прошла для впечатлительного и самолюбивого Павла крайне болезненно. Все эти перипетии отрицательно сказались на характере Павла Петровича касательно его доверия людям.
Тем не менее Екатерина II достигла своей цели. Такой поворот событий позволил цесаревичу быстро прийти в себя после смерти супруги и уже 13 июня 1776 г. отправиться в Пруссию для знакомства с Софией-Доротеей Вюртембергской, будущей великой княгиней Марией Федоровной. Тем более что официальный траур по великой княгине Наталье Алексеевне не объявлялся. 11 июля состоялась их встреча на балу у прусского короля Фридриха. Павел и София-Доротея понравились друг другу – иначе и быть не могло. Однако цесаревич Павел, наученный горьким опытом, составил для будущей жены наставления, где предостерегал ее от возможных интриг, рекомендовал быть набожной и бережливой. 26 сентября 1776 г. состоялось бракосочетание цесаревича Павла Петровича и великой княгини Марии Федоровны. Этот союз полностью оправдал надежды Екатерины II. Вторая супруга цесаревича не вмешивалась в политику и уже в 1777 г. родила первенца Александра, а в 1779 г. Константина, тем самым укрепив династию. Как известно, бремя воспитания наследников Екатерина II взяла на себя.
Павел Петрович оказался не у дел: к управлению государством императрица его не допускала, как, впрочем, и до воспитания сыновей, что также было делом большой политической важности. Поэтому было решено отправить великокняжескую чету в длительное заграничное путешествие, да еще инкогнито.
Заграничное путешествие великокняжеской четы под именем графов Северных завершило образование Павла Петровича, познакомило его с западноевропейскими монархами, причем перед Великой французской революцией: путешествие состоялось в 1781–1782 гг. Екатерина II тщательно продумала маршрут и свиту для поездки своего сына и наследника. И хотя Павел Петрович сетовал, что императрица окружила его соглядатаями, с ними среди прочих путешествовал его друг детства А.Б. Куракин, а среди фрейлин, сопровождавших великую княгиню Марию Федоровну, была Е.И. Нелидова, к которой