Неизвестная утверждала, что получила текст завещания 8 июля 1774 года в Рагузе в письме от неизвестного адресата вместе с копиями завещаний Петра I и Екатерины I. Официальное обвинение утверждало, что первое представляло заведомую подделку — никаких завещаний Петр I не оставлял. Зато второе являлось подлинным, и это самое удивительное. Как и кто его мог узнать и воспроизвести, когда текст завещания был в 1730-х годах тайно изъят А. П. Бестужевым-Рюминым из голштинского государственного архива — свидетельство редкой прыти молодого дипломата, стремившегося выслужиться перед Анной Иоанновной. Публикации он не подлежал и обнародован не был. Значит, прямо или косвенно и здесь дорога вела к русским государственным деятелям. Круг готов был замкнуться.
Это происшествие так врезалось в память мою, что я надеюсь и теперь с возможною верностию описать его, по крайней мере, как оно мне тогда представлялось…
Пугачев с непокрытою головою кланялся на обе стороны, пока везли его. Я не заметил в чертах лица его ничего свирепого. На взгляд он был сорока лет, роста среднего, лицом смугл и бледен, глаза его сверкали; нос имел кругловатый, волосы, помнится, черные и небольшую бороду клином.
4 декабря 1774 года Пугачев под усиленной охраной, в железной клетке был привезен в Москву. В тот же день начался допрос «с пристрастием» — всеми видами пыток, длившийся до 14 декабря. Допрос вели М. Н. Волконский, П. С. Потемкин, племянник фаворита, и секретарь Сената Шешковский.
В ноябре 1774 года княжна Елизавета Владимирская прибыла из Рагузы в Неаполь, а затем в Рим. 23 декабря Филипп Фердинанд Лимбургский отправил княжне письмо с советом немедленно найти тайное убежище в Италии или Германии.
29 декабря в Кремлевском дворце начался суд. В состав суда вошли члены Сената и Синода, президенты коллегий, десять генералов, два тайных советника. Ведение дела было поручено генерал-прокурору А. А. Вяземскому. Через несколько дней состоялся приговор, утвержденный Екатериной. Пугачев был приговорен к прижизненному четвертованию и казни на плахе.
10 января 1775 года в Москве на Болотной площади состоялась казнь. То ли по ошибке палача, то ли по специальному указанию правительства, боявшегося нового взрыва народного гнева, Емельяну Пугачеву была сразу же отрублена голова — четвертованию подверглось только мертвое тело.
Помимо расправы со всеми непосредственными соратниками Пугачева приговор устанавливал казнь через повешение одного человека на каждые три сотни крестьян в охваченных восстанием районах. Всех остальных указано было «пересечь жестоко плетьми и у пахарей, негодных в военную службу, на всегдашнюю память злодейского их преступления, урезать у одного ухо».
Чтобы навсегда истребить память о Пугачеве, его родина — станица Зимовейская — переименована в Потемкинскую, яицкие казаки в уральских, река Яик в реку Урал, Яицкий городок в город Уральск.
Милостивое собственноручное повеление вашего величества, к наставлению моему служащее, ноября от 12-го дня чрез курьера Миллера имел счастие получить, в котором угодно было предписать о поимке всклепавшей на себя имя, по которому я стану стараться со всевозможным попечением волю вашего императорского величества исполнить и все силы употреблю, чтоб оную достать обманом, буде в Рагузах оная находится, и когда первое не удастся, тогда употреблю силы к оному, как ваше императорское величество предписать изволили.