Наконец, новый император объявил, что начинает военную кампанию против Дании — старинного врага его родной Голштинии. Гвардии приказано готовиться в поход. «Негодование скоро овладело гвардейскими полками, истинными располагателями престола... Император вел их в Голштинию, желая воспользоваться могуществом, отмстить обиды, нанесенные предкам его Даниею, и возвратить прежнему своему участку все отнятые у него земли и независимость. Самая лестная цель сего похода долженствовала быть — свидание на пути с королем прусским; место было назначено», — вспоминал Рюльер. Эти военные приготовления и решили судьбу «голштинца». Заговор против него был готов, его главными деятелями стали 1ригорий Орлов, любовник императрицы, и его братья; в числе заговорщиков была восемнадцатилетняя подруга императрицы княгиня Е. Р. Дашкова. Арест одного из участников заговора, капитана Пассека, ускорил события.
Петр III в это время жил в Ораниенбауме, Екатерина — в Петергофе. В ночь после ареста Пассека, 27 июня 1762 года, она тайно покинула Петергоф и вернулась в столицу. Императрицу ждали в Измайловском полку, его солдаты присягнули ей; затем на ее сторону перешли Семеновский и Преображенский полки. Это означало, что ее дело выиграно.
В сопровождении огромной толпы солдат и горожан карета Екатерины проследовала к Зимнему дворцу. Народ заполнил Дворцовую площадь. Рюльер, очевидец этих событий, писал: «Стечение было бесчисленное, и все прочие полки присоединились к гвардии. Восклицания повторялись долгое время, и народ в восторге радости кидал вверх шапки. Вдруг раздался слух, что привезли императора. Понуждаемая без шума толпа раздвигалась, теснилась и в глубоком молчании давала место процессии, которая медленно посреди ее пробиралась. Это были великолепные похороны, пронесенные по главным улицам, и никто не знал, чье погребение. Солдаты, одетые по-казацки, в трауре, несли факелы, а между тем, как внимание народа было все на сем месте, сия церемония скрылась из вида. Часто после спрашивали об этом княгиню Дашкову, и она всегда отвечала так: „Мы хорошо приняли свои меры“».
Но император был жив и не подозревал о том, что происходит в Петербурге. В городе нашелся лишь один человек, пославший в Ораниенбаум известие о случившемся. Однако Петр III оказался не способен ни на что: ни на решительные действия, ни на бегство за границу. В растерянности и страхе он наблюдал, как рушился его маскарадный мир. Лишь в последние часы правления он расстался с мундиром прусского генерала и орденской лентой, полученной от Фридриха II, и надел ордена Российской империи. Между тем в Петербурге тоже спешно переодевались. Гвардейцы возвращались на Дворцовую площадь в прежних мундирах, которые Петр III велел переменить на форму прусского образца: «...они переоделись в прежний свой наряд, кидая со смехом прусский униформ, в который одел их император и который в их холодном климате оставлял солдата почти полуоткрытым, встречали с громким смехом тех, которые по скорости прибегали в сем платье, и их новые шапки летели из рук в руки, как мячи, делаясь игрой черни» (К. К. Рюльер).
Через несколько часов двенадцатитысячное войско, предводительствуемое императрицей, направилось к Ораниенбауму. Двигались не спеша, вечером остановились на привал, а ранним утром подошли к Петергофу. Петр III сдался на милость победительницы и отрекся от престола. Его привезли в Петергоф, «...провели в отдаленные апартаменты, так что его почти никто не видел... и затем он уехал в Ропшу, принадлежавшую ему еще в бытность его великим князем... Ему сопутствовали Алексей Орлов, капитан Пассек, князь Федор Барятинский и поручик Преображенского полка Баскаков, которым императрица поручила охранять особу государя», — вспоминала Е. Р. Дашкова. Спустя несколько дней они убили Петра III в Ропшинском дворце. Императрица простила убийц, а затем и вознаградила. Петра III похоронили без всяких почестей, и не в Петропавловском соборе, а в Александро-Невском монастыре. Так закончилась жизнь внука Петра Великого.
Однако спустя тридцать с лишним лет Петербург увидит еще одни похороны, когда по приказу его сына, императора Павла I, останки Петра III будут торжественно перенесены в Петропавловский собор. Загадочная погребальная процессия, явившаяся на площади в час торжества Екатерины, была предвестием будущего. Много лет в России ходили слухи о том, что император не погиб, а успел бежать. Емельян Пугачев стал пятым самозванцем, объявившим себя императором Петром Федоровичем.