Новый повод для интриг против Волынского дало избиение поэта В. К. Тредиаковского. Василию Кирилловичу было поручено сочинить стихи по случаю шутовской свадьбы, главным организатором которой был Волынский. Стихи не понравились Артемию Петровичу, и он в гневе избил поэта. Тредиаковский решил пожаловаться Бирону, но Волынский узнал об этом и распорядился доставить жалобщика «в маскарадную комиссию». Здесь Волынский снял с него шпагу и велел побить палками. Истерзанный, с подбитым глазом, Тредиаковский подвергся медицинскому освидетельствованию и обратился с жалобой в Академию наук.
Этим случаем решил воспользоваться Бирон, за спиной которого стоял фактический руководитель и вдохновитель интриги Остерман. Бирон порекомендовал императрице проверить деятельность кабинет-министра, который всех осуждает, а сам не безгрешен. 12 апреля 1740 г. Анна Иоанновна распорядилась приставить караул к дому Волынского. На следующий день по указу императрицы была образована следственная комиссия, причем исключительно из русских фамилий. В нее вошли генералы: Григорий Чернышев, Андрей Ушаков, Александр Румянцев, генерал-поручики Никита Трубецкой и Михаил Хрущов, князь Василий Репнин, тайные советники Василий Новосильцев и Иван Неплюев, а также генерал-майор Петр Шипов.
Указ об учреждении следственной комиссии выдвинул против Артемия Петровича два обвинения: первое, что он «дерзнул» подать императрице письмо с назиданием в ее адрес; второе, что он совершил в доме, где проживает его светлость Бирон, «неслыханные насильства». Основное внимание в ходе следствия было обращено на свидетельские показания так называемых конфидентов — представителей знатных, но обедневших дворянских фамилий, принимавших участие в конфиденциальных беседах в доме Волынского. На этих вечерах читались политические и исторические трактаты, рассматривались проекты государственного переустройства. В частности, обсуждались такие сочинения Волынского, как «Рассуждения о гражданстве», «Каким образом суд и милость государям иметь надобно», «Генеральный проект о поправлении внутри государства дел» и др.
Волынский выступал сторонником усиления политической роли дворянства в управлении государством, предлагал меры для развития торговли и промышленности.
Среди конфидентов были сенаторы A. Л. Нарышкин, В. Я. Новосильцев, Я. П. Шаховской. Особым доверием Волынского пользовались архитектор подполковник П. М. Еропкин, советник экипажской конторы адмиралтейского ведомства капитан флота А. Ф. Хрущов, кабинет-секретарь Эйхлер, обер-кригскомиссар Ф. М. Соймонов, секретарь Иностранной коллегии де ла Суда, президент Коммерц-коллегии П. И. Мусин-Пушкин. Конфиденты сообщили следственной комиссии сведения, которые усугубили положение Волынского. Но наиболее ценные показания дал его дворецкий Кубанец. Артемий Петрович любил его и доверял во всем. Только Кубанец знал о таких деликатных поступках кабинет-министра, как вымогательство взяток у челобитчиков, получение «подарков» от чиновников и проч.
Первоначально следствие велось без применения пыток к Волынскому. Он пытался отрицать свою вину и даже вступал в пререкания с членами следственной комиссии. На третий день следствия Артемий Петрович был сломлен, он стал давать показания. 22 мая 1740 г. Волынского подняли на дыбу и дали 18 ударов плетьми. Следствие интересовал ответ на вопрос, претендовал ли Волынский на российский престол. Волынский признавался в рукоприкладстве, истязаниях, вымогательстве взяток и подарков, в составлении разнообразных проектов, казнокрадстве, но решительно отрицал намерение стать государем.
16 июня следственная комиссия завершила составление обвинительного заключения, утвержденного на следующий день императрицей. Главная вина Волынского состояла в составлении им