Однако сплетни о взаимоотношениях Нелидовой с великим князем не утихали. Многие придворные считали, что Нелидова является любовницей Павла. Однако историки раскопали документ, не оставляющий сомнений в романтических отношениях Павла с Нелидовой. Сохранилось его письмо к матери, когда он тяжело заболел в 1790 году, и врачи опасались за его жизнь. Вот оно: «Мне надлежит совершить пред вами, государыня, торжественный акт, как перед царицею, моей матерью – акт, предписывающий мне моей совестью пред Богом и людьми: мне надлежит оправдать невинное лицо, которое могло бы пострадать, хотя бы негласно, из-за меня. Я видел, как злоба выставляла себя судьею и хотела дать ложные толкования связи, исключительно дружеской, возникшей между m-elle Нелидовой и мною. Относительно этой связи клянусь тем Судилищем, пред которым мы все должны явиться, что мы предстанем пред ним с совестью свободною от всякого упрека, как за себя, так и за других… Клянусь торжественно и свидетельствую, что нас соединила дружба священная и нежная, но невинная и чистая. Свидетель тому Бог». Как видим, Павел Петрович призывал Бога в свидетели, что между ними ничего не было. На смертном одре не врут! А еще Павел писал ей со шведской войны: «Знайте, что умирая, буду помнить о вас».
Сама Нелидова написала проще: «Разве вы были для меня когда-нибудь мужчиной? Клянусь вам, что с тех пор, как я к вам привязана, я этого никогда не замечала. Мне кажется, что вы мне – сестра».
Как бы то ни было, но все современники и историки сходятся в одном: Екатерина Нелидова никогда не использовала отношения с Павлом в своих целях. Не просила у него ни денег, ни поместий. Лишь однажды, и то с большой неохотой, она приняла от него фарфоровый сервиз для завтрака и отказалась от приложенной к нему тысячи крестьянских душ.
О характере их взаимоотношений можно судить из свидетельства полковника Н. А. Саблукова, преданного Павлу человека. Вот что он писал: «Как-то раз, в то время, когда я находился во внутреннем карауле, во дворце произошла забавная сцена. Офицерская караульная комната находилась близ самого кабинета государя, откуда я часто слышал его молитвы. Здесь стоял часовой, который немедленно вызывал караул, когда император показывался в коридоре. Услышав внезапно окрик часового: „Караул, вон!“, я поспешно выбежал из офицерской комнаты. Дверь коридора открылась настежь, и император, в башмаках и шелковых чулках, при шляпе и шпаге, поспешно вошел в комнату, и в ту же минуту дамский башмачок, с очень высоким каблуком, полетел через голову его величества, чуть-чуть ее не задевши. Император через офицерскую комнату прошел в свой кабинет, а из коридора вышла Екатерина Ивановна Нелидова, спокойно подняла свой башмак и вернулась туда же, откуда пришла. На другой день, когда я сменился с караула, его величество подошел ко мне и шепнул: „Друг мой, вчера у нас случилась размолвка“».