Петр всегда с подозрением относился к сестре и не мог поверить, что она не плетет против него непрестанных интриг. Чтобы проверить эти подозрения, допросили некоторое число женщин, в том числе стрелецких жен и всю Софьину женскую прислугу. Двух сенных девушек отвели в пыточные камеры, раздели по пояс. Одной уже успели нанести несколько ударов кнутом, когда вошел Петр. Он заметил, что она беременна, и посему освободил ее от дальнейших пыток. Впрочем, это не помешало приговорить обеих женщин к смерти.
Один стрелец, Васька Алексеев, под пыткой объявил, что в стрелецкий лагерь были, якобы от Софьи, присланы два письма и читаны вслух солдатам. Эти письма будто бы содержали призывы к стрельцам поскорее выступить на Москву, захватить Кремль и призвать царевну на трон. По одному сообщению, письма тайком вынесли из Софьиных комнат в караваях, которые Софья послала старухам нищенкам. Были и другие письма, не столь возмутительные, от Марфы, Софьиной сестры, к царевне, с сообщением, что стрельцы идут на Москву.
Петр сам поехал в Новодевичий монастырь допрашивать Софью. О пытках речи быть не могло; рассказывали, что он не знал, как быть: то ли вместе с сестрой разрыдаться над судьбой, сделавшей их врагами, то ли пригрозить ей смертью, напомнив об участи Марии Стюарт, которую Елизавета I отправила на эшафот. Софья отрицала, что когда-либо писала к стрельцам. На его предположение, что, может, она намекала им на возможность привести ее к власти, царевна просто ответила, что для этого им не требовалось ее писем, – они и так, поди, не забыли, что она семь лет правила страной. В общем, Петр ничего от Софьи не узнал. Он сохранил сестре жизнь, но решил содержать ее в более строгой изоляции. Ее заставили постричься и принять монашеский обет под именем монахини Сусанны. Царь велел ей постоянно жить в Новодевичьем монастыре, где ее караулила сотня солдат, и ни с кем не встречаться. Так прожила она еще шесть лет и в 1704 году умерла сорока семи лет от роду. Ее сестры Марфа и Екатерина Милославские (как и Софья – сводные сестры Петра) были признаны невиновными, но Марфу тоже сослали в монастырь до конца ее дней.
Первые казни приговоренных стрельцов состоялись в Преображенском 10 октября. За казармами круто уходило вверх голое поле, и там, на вершине холма, поставили виселицы. Между местом казни и толпой зрителей, которые расталкивали друг друга и вытягивали шеи, чтобы лучше видеть, выстроился гвардейский полк. Стрельцов, многие из которых уже не могли идти сами, доставили на телегах, тянувшихся длинной вереницей. Приговоренные сидели на телегах по двое, спина к спине, и у каждого в руках горела свеча. Почти все они ехали в молчании, но их жены и дети, бежавшие рядом, оглашали окрестности плачем и жалобными причитаниями. Когда телеги перебрались через ручеек, отделявший виселицы от толпы, рыдания и крики перешли в громкий, всеобщий вопль.
Все телеги прибыли к месту казни, и Петр, в зеленом польском камзоле, подаренном Августом, появился с боярами возле экипажей, из которых за происходящим наблюдали послы империи Габсбургов, Польши и Дании. Когда читали приговор, Петр кричал толпе, призывая всех слушать внимательнее. Затем виновные в колодах, чтоб не сбежали, пошли к виселицам. Каждый старался взобраться на помост самостоятельно, но кое-кому пришлось помогать. Наверху они крестились на все четыре стороны и надевали на головы мешки. Некоторые сами сунули головы в петлю и бросились вниз с помоста в надежде сломать себе шею и найти быструю смерть. И вообще, стрельцы встречали смерть очень спокойно, один за другим, без особенной печали на лицах. Штатные палачи не могли справиться с такой огромной работой, поэтому Петр велел нескольким офицерам помочь им. Тем вечером, по сообщению Корба, Петр поехал ужинать к генералу Гордону. Он сидел в мрачном молчании и только раз упомянул упрямую враждебность казненных.
Это жуткое зрелище стало первым в череде множества подобных сцен той осени и зимы. Каждые несколько дней казнили по несколько десятков человек. Двести стрельцов повесили на городских стенах, на балках, просунутых в бойницы, по двое на каждой. У всех городских ворот висели на виселицах по шесть тел в назидание въезжающим, напоминая, к чему ведет измена. 11 октября на Красной площади повесили 144 человека – на бревнах, вставленных между зубцами кремлевской стены. Сто девять других обезглавили топорами и мечами в Преображенском над заранее вырытой общей могилой. Трех братьев из числа самых злостных бунтовщиков казнили на Красной площади – двоих изломали на колесе и оставили на медленную смерть, а третьему у них на глазах отрубили голову. Оба переживших его брата горько сетовали на несправедливость – их брату досталась завидно легкая и быстрая смерть.