Tatăl Ceciliei, Marele Duce Leopold, descindea dintr-o ramură morganatică a familiei Baden (mama lui a fost Luise von Heyer, o nobilă) și, prin urmare, nu avea dreptul la un statut princiar sau drepturile suverane ale Casei de Zähringen din Baden. Cu toate acestea, în 1830 el a urcat pe tronul Marelui Ducat de Baden după ce linia masculină principală a familiei sale s-a stins. Leopold a fost considerat primul domnitor german care a făcut reforme liberale în țara sa.[1]
În timpul tumultul cauzae de apariția lui Kaspar Hauser, s-a spus că Sophie ar fi ordonat asasinarea lui Hauser în 1833. Acest lucru a deteriorat relația dintre cei doi și s-a spus că Sophie a avut o aventură. Zvonurile de la Curte au atribuit paternitatea Ceciliei, ltimul copil al cuplului, unui bancher evreu pe nume Haber. Nu există dovezi istorice care să confirme această afirmație.[1]
În timpul copilariei Ceciliei, revoluția din 1848-1849 a forțat familia Marelui Duce să fugă de la Karlsruhe la Koblenz. Cecilie avea doisprezece ani la moartea tatălui său în 1852. Ea a primit o educație spartană. Relația ei cu părinții ei a fost una formală mai degrabă decât afectuoasă. Mai târziu va va aplica aceleași principii de creștere propriilor copii. Cu pomeți înalți și ochi oblici a avut o înfățișare izbitoare euroasiatică.
Când Olga a ajuns în Rusia, soțului ei nu i-a plăcut numele de naștere și a ales pentru ea numele de Olga Feodorovna, numele pe care l-a luat când a trecut la ortodoxism. Nunta a avut loc la 28 august 1857 la palatul de iarnă din Sankt Petersburg.[2] Marele Duce Mihail și-a iubit foarte mult soția și întreaga viață a fost sub puternica ei influență.[3] Mihail Nicolaievici a fost bun, calm, devotat familiei și carierei militare, care nu a avut un intelect de excepție. Pe de altă parte, Olga Feodorovna era plină de viață, cu limba ascuțită, plină de duh, foarte pasionată de bârfe și zvonuri - potrivit unora dintre contemporanii ei, bârfa a fost principalul ei raison d'être (scop de a exista).
Cuplul a rămas apropiat întreaga viață.[4] Ei au locuit la reședința lor de din St Petersburg, Palatul Marelui Duce Mihail, care a fost construit pentru ei în 1861.[3] De asemenea, ei mai aveau o reședință de vară, Mikhailovskoe în Peterhorf, și Grushevska, o mare moșie rurală în sudul Ucrainei.[5] Olga Feodorovna și Mihail au avut 7 copii. Marea Ducesă Olga, care avea o personalitate mai puternică decât a soțului ei, și-a crescut copiii cu o mână de fier.