Сторонники Софьи нашли способ повернуть вышедших из повиновения стрельцов на свою сторону. Выборных людей, находившихся в Москве, распустили еще 6 мая 1682 г. Главными зачинщиками переворота стали боярин Иван Михайлович Милославский, Толстые и князь Иван Хованский по прозвищу «Тараруй». Хованский вызывал к себе влиятельных стрельцов и внушал им, что царем выбрали не того, кого было нужно, что при Петре им не дают ни одежды, ни пропитания, и пугал, что стрельцов скоро отправят на тяжелые работы или отдадут в неволю в чужое государство. Среди стрельцов стала ходить некая Федора Родимица и от имени Софьи раздавала деньги. Стрельцам рассказывали, что Нарышкины собираются провести среди них дознания с целью выяснения, кто требовал наказания своим начальникам, и казнить зачинщиков.
Среди стрельцов стали распространять сплетни против Нарышкиных, а 15 мая в полдень среди стрельцов кто-то закричал, что царевич Иван Алексеевич задушен Нарышкиным. День этот был знаменателен тем, что именно 15 мая совершено было убийство малолетнего царевича Дмитрия.
Слепая сила стрелецкого бунта
Слух об убийстве царевича Ивана вызвал тревогу. Стрельцы схватились за оружие. Огромная толпа со знаменами и под барабанный бой бросилась в Кремль. Увидев боярские кареты, стрельцы перебили кучеров, покалечили лошадей. Бояре метались в страхе по дворцу, не зная, куда спрятаться от озверевшей толпы.
Тогда Наталия вывела за руки Петра и Ивана на Красное крыльцо, чтобы показать стрельцам. Стрельцы, которых уверили в смерти Ивана, недоумевали и сомневались, но сам Иван сказал, что его никто и не собирался изводить и что он ни на кого не жалуется. Тогда воинственно настроенные стрельцы потребовали, чтобы Петр отдал корону старшему брату, а царицу Наталию потребовали отправить в монастырь.
Патриарх попробовал успокоить бунтовщиков, но увещевания патриарха на стрельцов, среди которых было много раскольников, никак не подействовали. Михаил Долгорукий пригрозил им виселицей и колом, за что был сброшен с крыльца дворца на расставленные копья и изрублен на куски. Матвеев придвинулся к Петру и взял его за руку, но это не помогло ему спастись, его оттащили от царя и, несмотря на то, что его закрыл собой князь Черкасский, вытащили из-под него, повалив на пол, и тоже сбросили на копья, а самого Черкасского избили.
Когда стрельцы ворвались во дворец, они стали в первую очередь искать Ивана Нарышкина, хотя у них уже заранее был составлен список из сорока человек, которых обрекли на смерть. Стрельцы бегали по дворцу, шарили под кроватями, даже протыкали копьями престол. Приняв за Нарышкина стольника Федора. Салтыкова, они убили его, а поняв, что ошиблись, отослали тело убитого отцу с извинениями. Нашли думного дьяка Ларионова, сбросили его с крыльца и порубили на части. Афанасия Нарышкина, брата Наталии, нашли под престолом Воскресенской церкви по доносу карлика царицы по прозвищу Хомяк. Афанасия сбросили на колья.
Расправа продолжалась и на следующий день. Погиб, попав под горячую руку, бывший любимец Федора Языков, которому отрубили голову на площади.
Софья стала уверять Наталию, что если не выдать Ивана Нарышкина, пропадут все. Боярин Яков Одоевский согласился, сказав Наталии: «Сколько тебе, государыня, ни жалеть брата, а отдать его нужно будет». Ивана выдали, и стрельцы, не обращая внимания на иконы и на присутствие цариц и царевен, бросились на него с бранью, схватили за волосы и потащили через весь Кремль в застенок, жестоко пытали, приволокли на Красную площадь и подняли на копья, а потом изрубили на куски.
За стрелецким бунтом последовало возмущение боярских холопов. Вместе со стрельцами они разгромили Холопий приказ, порвали все государевы грамоты и кабальные книги. Сами же стрельцы уже распоряжались властью и кричали: «Даем полную волю на все четыре стороны всем слугам боярским».
Милости стрельцам и двуцарствие в пользу Софьи
Софья дала стрельцам право продавать имущество убитых и сосланных по их воле лиц, а сослано было немало. Стрельцы выговорили еще себе жалование, которого не получили за несколько лет, что составляло 240 000 рублей.
После услуг, которые стрельцы оказали Софье, она вынуждена была им потакать. Софья назвала стрельцов «надворной пехотой» и назначила главным над стрельцами Хованского.
При поддержке стрельцов в руках Софьи сосредоточилась верховная власть. Однако на царском престоле сидел Петр, законно избранный всей Россией, и нужно было что-то придумать, чтобы придать делу новый поворот и потеснить Петра.
Хованский подговорил стрельцов написать челобитную, где изъявлялось желание «многих чинов Московского государства», чтобы на престоле царствовали оба брата, и где звучала угроза снова взяться за оружие и поднять новый мятеж, если кто будет не согласен.