Котошихин предложил свои изменнические услуги прежде польскому правительству, причем ссылался на свое знание московских политических распорядков, особенно хранившихся в тайне. Сначала он проживал в Литве, потом переехал в Польшу. Тут он переменил свою русскую фамилию и назвался Иваном Селицким. Но, по-видимому, польское правительство недостаточно ценило или вознаграждало Котошихина, а может быть, он опасался быть выданным при заключении мира. Как бы то ни было, в следующем году он бежал из Польши в Силезию; после некоторых скитаний сел на корабль в Любеке и приехал в Ругодив или Нарву. Здесь он также предложил шведскому правительству своими сведениями служить против России, причем ссылался на прежние свои сообщения шведскому резиденту в Москве. О пребывании Котошихина в Нарве узнал новгородский воевода князь Ромодановский и потребовал его выдачи. Ингерманландский генерал-губернатор Таубе изъявил притворное согласие на выдачу; но она не состоялась якобы потому, что Котошихин успел скрыться. В действительности Таубе тайком препроводил его в Стокгольм (1666 г.). Тут он нашел покровителя в лице государственного канцлера графа Магнуса де Ла Гарди. Королевское правительство решило воспользоваться сведениями Котошихина, зачислило его на службу в Государственный архив, назначило ему жалованье (по 300 талеров в год) и поручило составить или окончить ранее начатое им они-сание русского двора и его обычаев, вообще русских государственных учреждений и порядков, а также общественных нравов. Плодом сего поручения и было знаменитое сочинение Котошихина, получившее впоследствии такое заглавие: «О России в царствование Алексея Михайловича». Оно было своевременно переведено на шведский язык.
Вслед за окончанием сего труда автор его трагически окончил свою жизнь, имея около сорока лет от роду.
В Стокгольме Котошихин нанимал квартиру у своего приятеля и товарища по службе в Государственном архиве, русского толмача Даниила Анастасиуса, человека семейного. Приятели, однако, недолго жили в мире и согласии. Размолвка, по-видимому, произошла на почве ревности со стороны хозяина к жильцу. А так как оба они были привержены к спиртным напиткам, то однажды в пьяном виде затеяли брань и ссору, во время которой Котошихин бросился на хозяина и нанес ему смертельные раны. Убийца был предан уголовному суду и сложил на плахе свою буйную голову (осенью 1667 г.). Свою измену родине он усугубил еще тем, что перед казнью перешел в лютеранство.
Сочинение Котошихина обнаруживает в нем широкую, даровитую русскую натуру, большую наблюдательность и огромную память. Как и следовало ожидать, наглядно ознакомясь с европейскими учреждениями и культурой, он критически относится к отечественным порядкам и русскому государственному строю, а местами подвергает их даже глумлению; особенно заметно его нерасположение к боярскому сословию. Для примера укажем на его комичное изображение боярского местничества за царским столом, когда местник кричит: «Хотя-де царь ему велит голову отсечь, а ему под тем не сидеть» – и спустится под стол. Выше было приведено пристрастное описание заседания Боярской думы, где на вопросы царя «иные бояре, брады свои уставя, ничего не отвечают» и прочее. Но вообще это сочинение представляет драгоценный материл для изучения и понимания изображаемой им эпохи. За немногими исключениями, оно дает обстоятельные сведения, подтверждаемые государственными актами и другими источниками. Самое изложение его выделяется из многочисленных письменных памятников эпохи своей ясностью и деловитостью.