Доктор Томас Димсдейл был шотландским квакером. Его дед сопровождал Уильяма Пена в Америку в 1684 году. Томас Димсдейл, которому в то время было пятьдесят шесть лет, получил ученую степень в Эдинбургском университете и только что опубликовал «Современный метод вакцинации от оспы», описывая свои успехи и заявляя, что это уменьшало риски заболевания. Его книга выдержала четыре переиздания в Британии, и Екатерина, услышав о ней, пригласила автора в Санкт-Петербург. Димсдейл прибыл в Россию в конце августа 1768 года и привез с собой своего сына и ассистента, Натаниэля. Вскоре Екатерина пригласила их на частный ужин.

Димсдейл был очарован Екатериной, которую нашел «самой очаровательной из представительниц ее пола». Он был поражен «ее невероятной проницательностью и уместностью вопросов, которые она задавала касательно практики вакцинации и успеха от ее применения». Екатерине, в свою очередь, понравились его здравые рассуждения, но, по ее мнению, Димсдейл оказался чрезмерно осторожным. Она с улыбкой слушала его неуклюжий французский и пыталась понять его английский. Она рассказала ему, что боялась оспы всю свою жизнь, но теперь хотела бы сделать вакцинацию, поскольку это самый лучший способ преодолеть страхи остальных перед болезнью и прививкой. Екатерина хотела сделать вакцинацию как можно скорее. Димсдейл попросил сначала позволить ему проконсультироваться с ее придворным врачом, но Екатерина сказала, что в этом нет необходимости. Тогда Димсдейл предложил в качестве предосторожности сперва сделать прививку другой женщине ее возраста, и снова Екатерина ответила отказом. Чувствуя серьезную ответственность, Димсдейл умолял ее подождать несколько недель, пока он проведет ряд экспериментов над местными молодыми людьми. Екатерина с неохотой согласилась при условии, что его приготовления будут храниться в секрете. В судебном реестре присутствие Димсдейла было полностью проигнорировано, хотя британский посол в своем отчете от 29 августа сообщил, что намерения императрицы «были секретом, о котором знали все. И похоже, он не вызвал особых пересудов». Наконец, императрица и врач определили дату вакцинации – 12 октября.

Екатерина перестала есть мясо и пить вино за десять дней до этой даты, начала принимать каломель и порошок из клешней краба, а также рвотный камень. В девять вечера 12 октября Димсдейл ввел Екатерине в обе руки вакцину, состоявшую из вещества, взятого из пустулы крестьянского юноши по имени Александр Марков, которому в тот же день было даровано дворянство. На следующее утро Екатерина уехала в Царское Село, чтобы отдохнуть там в уединении. Она чувствовала себя здоровой, «за исключением легкой слабости», и гуляла на свежем воздухе по два-три часа в день. У нее выступило несколько пустул, которые высохли за неделю. Димсдейл объявил о том, что вакцинация прошла успешно. Три недели спустя Екатерина вернулась к своему привычному распорядку. Она приехала в Санкт-Петербург 1 ноября, и на следующий день Павел без особого труда подвергся вакцинации. Приняв поздравления от сената и законодательного собрания, Екатерина ответила: «Своим примером я хотела бы спасти от смерти моих многочисленных подданных, которые не знали о важности этой процедуры, боялись ее и подвергали себя большой опасности».