Светские чины, приглашенные определить наказание, хотели уяснить для себя преступление. Им нужно было прежде всего удостовериться, действительно ли Алексей виновен в возмутительных замыслах против отца-государя. Для этого царевич 17 июня приведен был из крепости (где уже содержался с 14 июня) в Сенат. Здесь Алексей показал, что цесарский резидент Плейер писал к имперскому вице-канцлеру графу Шёнборну в Вену: призывал его, Плейера, Абрам Лопухин и спрашивал, где обретается ныне царевич и есть ли об нем ведомость. Причем объявил: за царевича здесь стоят и заворашиваются уже кругом Москвы, потому что об нем разных ведомостей много. Плейерово письмо было приложено к письму графа Шёнборна к царевичу; Алексей, прочтя письмо, сжег его, и когда говорил Афросинье о вестях от Плейера, то об Абраме Лопухине промолчал. Потом царевич объявил, что надеялся на чернь, слыша от многих, что его в народе любят, именно от сибирского царевича, от Дубровского, Никифора Вяземского и от духовника Якова, который ему говаривал, что его в народе любят и пьют про его здоровье, называют его надеждою российскою. Потом, отведя в сторону князя Меншикова, Шафирова, Толстого и генерала Бутурлина, царевич сказал им: «Я имел надежду на тех людей, которые старину любят так, как Тихон Никитич (Стрешнев); я познавал их из разговоров, когда с ними говаривал, и они старину хваливали; а больше ему в том подали надежду слова князя Василья Долгорукого: „Давай отцу своему писем отрицательных от наследства, сколько он хочет“; к тому же говорил мне, что я умнее отца моего и что отец мой хотя и умен, только людей не знает, а я умных людей знать буду лучше. На архиерея рязанского надеялся по предике, видя его склонность к себе. А о Петербурге пьяный говаривал: „Когда зашли далеко в Копенгаген, то чтоб не потерять, как Азова“».
19 июня Алексея пытали: дано ему 25 ударов. Он объявил: на кого он в прежних своих повинных написал и пред сенаторами сказал, то все правда, ни на кого не затеял и никого не утаил. При этом дополнил, как был у него в Петербурге духовник его Яков Игнатьев и на исповеди он сказал ему, Якову: «Я желаю отцу своему смерти»; и духовник отвечал: «Бог тебя простит; мы и все желаем ему смерти». Также, будучи теперь в Москве, духовнику своему Варлааму на исповеди сказал, что отцу своему в повинных сказал не все и желал отцу своему смерти. Варлаам отвечал: «Бог тебя простит; а надобно тебе отцу своему правду сказать». Яков Игнатьев на пытке подтвердил слова царевича. Абрам Лопухин показал: «Сошедшись с Плейером на дороге, я спросил его, где теперь царевич, не у вас ли? Плейер отвечал: „В Цесарии, у нас“. Я сказал: „Чаю, царевича не оставят там; а у нас много тужат об нем, и не без замешания будет в народе“. И те слова сказал я со слов казанского ландрата Акинфиева, который говорил: „Может быть, что цесарь его не оставит; а в народе многие об нем сожалеют, и правда, у нас нанизу, в народе, будет не без замешания“. Сибирский царевич говорил мне: „По отъезде царевича отсюда в чужие края были здесь слезы превеликие: князь Яков Федорович Долгорукий так по нем плакал, что затрясся“. Когда я был в доме вице-адмирала Крейца и пришла ведомость, что царевич у цесаря, то вице-адмирал, пожав мне руку, сказал: „Там ему будет не худо“. Князь Иван Львов, бывши у меня в доме, радовался, что царевич отъехал к цесарю. „Там, – говорил Львов, – сыскал он место изрядное, и цесарь его не оставит; если б мне был случай отлучиться отсюда, я бы его там сыскал“. Князь Иван Львов показал: „В доме Абрама Лопухина был я по призыву пять или шесть раз, и о царевиче разговаривали, когда еще не было слуха об отъезде его к цесарю. Абрам говорил: Поехал царевич к отцу, что отец с ним будет делать? Я отвечал: Что с ним делать? Будет по-прежнему в полку поручиком. Не постригут ли его там? – спросил Абрам. Я рассмеялся: Кому там его постригать? И монастырей там нет. Не убили б его; безлюдно едет, – сказал Абрам. Я отвечал: Там не только такой знатной персоне, но, когда и я езжал на почтах один, страху не было“.
22 июня Толстой получил записку от царя: „Сегодня после обеда съезди (в крепость) и спроси (у царевича) и запиши не для розыску, но для ведения: 1) что причина, что не слушал меня и нимало ни в чем не хотел делать того, что мне надобно, и ни в чем не хотел угодное делать; а ведал, что сие в людях не водится, также грех и стыд? 2) Отчего так бесстрашен был и не опасался за непослушание наказания? 3) Для чего иною дорогою, а не послушанием хотел наследства (как я говорил ему сам) и о прочем, что к сему подлежит, спроси“.