Церковный собор 1666/67 года, как известно, стал еще и вехой Раскола церкви после осуждения на нем сторонников старой веры во главе с протопопом Аввакумом. После того как мятежных священников, не признававших нововведения патриарха Никона, привезли в Москву, у Артамона Матвеева было важное поручение от царя Алексея Михайловича. Вместе с другими церковными иерархами и доверенными людьми царя он должен был убедить Аввакума покаяться и подчиниться царской воле. Показательно полное умолчание об этом деле в «Истории о невинном заточении…»: ведь ни Матвееву, ни кому либо другому так и не удалось заставить Аввакума отречься от своей веры. Но описание разговоров с Артамоном Матвеевым осталось в записке протопопа Аввакума, расписавшего буквально по дням, что происходило с ним и другими мучениками старой веры во время церковного собора.
17 июня 1667 года, как писал протопоп Аввакум, «имали на сбор сребролюбныя патриархи в Крестовую соблажняти и от веры отвращати, и уговаривая не одолели». После этого и начались приезды церковных иерархов и доверенных царских людей к протопопу Аввакуму. Артамону Матвееву тоже пришлось несколько раз встретиться с ним в августе 1667 года, когда принималось решение об осуждении на соборе сторонников старой веры. Как и в деле патриарха Никона, царь Алексей Михайлович ждал от людей, которые когда-то были дороги ему (а протопопа Аввакума звали в царские духовники), первого шага к примирению. Но, по своим резонам, так и не сделал этот шаг Никон; не стал каяться перед царем и протопоп Аввакум.
Артамон Матвеев приезжал к находившемуся под стрелецкой стражей протопопу Аввакуму как один, так и вместе с ученым монахом Симеоном Полоцким. «И августа в 22 день и в 24 день Артемон был от царя с философом с Симеоном чернцом, и зело было стязание много: разошлися яко пьяни, не мог и поесть после крику» — так описал протопоп Аввакум свои споры с Артамоном Матвеевым и Симеоном Полоцким. Но если с «философом» был спор о вере, где Симеон Полоцкий отдал должное «оппоненту»: «Старец мне говорил: острота, острота телесного ума! Да лихо упрямство, а се не умеет науки!» — то задача Матвеева была проще: любой ценой заставить протопопа Аввакума подчиниться царю: «И Артемон, говоря много, учнет грозить смертию». Всё было перепробовано Матвеевым — и угрозы, и лесть, но ничего не действовало. Его бессилие выдает вопрос в конце «дискуссии»: «И пошед спросил, что, стар, сказать государю? И я ему: скажи ему мир и спасение и телесное здравие».
Артамон Матвеев, как и многие, ощутил влияние протопопа Аввакума на людей: «А пошел Артемон один, кланяется низенко и прощается умилно в правду». Но свой вывод, видимо, сделал уже тогда, в ответ на победительные аргументы протопопа Аввакума, противопоставившего поиск в «словопрении высоких наук» и веру в Христа «с поклонами и слезами». Матвеев, как показалось автору записки, стыдясь своего поражения, «против тово всквозь зубов молвил: нам-де с тобою не сообшно!». Ему пришлось дословно передать царю Алексею Михайловичу слова протопопа. Поэтому, приехав два дня спустя, «так говорил мягче от царя, со слезами».