Между Остерманом, который фактически взял следствие в свои руки, и Бироном установились четкие отношения: Остерман почти ежедневно писал о том, какие для дальнейших допросов нужны именные указы, а Бирон в тот же день получал подпись Анны под ними. Надо сказать, что Анна поначалу неохотно согласилась на отстранение Волынского от дел и привлечение его к следствию, но постепенно, под влиянием своего любезного обер-камергера, вошла во вкус розыска и даже собственноручно написала допросные «пункты». Нельзя не отметить, что эти вопросы довольно серьезны и основательны, хотя грамотность царицы, скажем прямо, посредственная: «Допросить: 1. Не сводом ли он от премены владенья, перва или после смерти государя Петра Второва, когда хотели самодержавство совсем отставить; 2. Што он знал от новых прожектов, как вперот Русскому государству; 3. Сколка он сам в евтом деле трудился и работал и прожект довал, и с кем он переписывался и словесно говаривал об етом деле; 4. Кто больше про эти прожекты ведал и с кем саветовал;
5. Кто у нево был перевотчик в евтом деле как писменно, так и словесно; 6. И еще ево все письма и конценты (выписки.
С 7 мая начались пытки Волынского и его конфидентов… По-разному проявили себя в пыточной камере друзья Артемия Петровича. С большим достоинством и мужеством вели себя Мусин-Пушкин, Соймонов, Эйхлер. Любопытная метаморфоза произошла с самим Волынским. Когда его привели в пыточную палату, то он разительно изменился: прекратились унизительные стояния на коленях, исчезли слезы с глаз. Перед лицом смерти Артемий Петрович выказал волевой характер, достоинство. Он прекрасно знал истинные пружины розыска и сам, как участник подобных судилищ, понимал полную безнадежность просьб, жалоб и стенаний. И он решил умереть достойно. По крайней мере, материалы следствия и описание казни говорят, что Артемий Петрович не устраивал истерик, не тащил в могилу невинных людей, а даже стремился выгородить конфидентов и взять всю вину на себя.
Зато дрогнул Петр Еропкин. Он начал, подобно Кубанцу, писать оправдательные записки-доносы, и его подробные показания о генеалогическом древе рода Волынских стали главным основанием в обвинении Волынского в заговоре с целью захвата престола – страшнейшем государственном преступлении. Постепенно для Остермана и Бирона все прояснилось: налицо были свидетельства людей о крайне недоброжелательных отзывах кабинет-министра об императрице, о ее фаворите, обо всей системе власти. Остается невыясненным вопрос о том, чего же хотел Волынский. Он, несмотря на пытки, молчал, молчали и главные конфиденты, показания других подследственных крайне путаны. И опять на помощь следствию пришел Кубанец. Он пишет «дополнения» к своим показаниям, в которых, по подсказке следователей, доносит о том, что Волынский хотел стать самодержцем, именно для этого втайне писал проект, «ласкал» гвардейцев. Следствие явно «строило» заговор, подыскивало для «заговорщиков» высшие цели, смехотворность которых была очевидна даже для того времени – представить Волынского в роли самодержца невозможно. Потом вдруг Кубанец начинает давать показания о том, что Волынский якобы хотел установить в России дворянскую республику, подобную польской. Здесь, видно, разрабатывался «резервный вариант» обвинений Волынского в государственном преступлении.
Целые дни посвящены допросам о «Генеральном проекте», который писал Волынский и обсуждал со своими конфидентами и другими гостями по вечерам. Проект не сохранился, но его основные положения известны из допросов. «Генеральный проект» начинался исторической частью (Волынский общался с В.Н.Татищевым, имел свою неплохую библиотеку). Сжатый исторический очерк проекта весьма негативно оценивал историю России под тем углом зрения, что в ее прошлом было много случаев, которые «не допускали внутренние государственные дела порядочно учредить». По-видимому, Волынский в своем проекте приходил к выводу, что корень зла русской истории в ничем не ограниченном самодержавии, хотя при этом он оставался монархистом. Как показали некоторые конфиденты, из уст Волынского часто слышались похвалы аристократическим порядкам Швеции, где с 1720 года была ограничена власть короля. За это и зацепились следователи, «повесив» на Волынского обвинения в намерении повторить 1730 год.