В первых числах января 1718 года царевич достиг пределов новозавоеванной Петром Лифляндии. Теперь жертва уже не могла ускользнуть из рук своих палачей, а потому Толстой в Риге покинул царевича и поскакал вперед к государю с подробными донесениями. Алексей чрез Новгород и Тверь в последний день января прибыл в Москву, где тогда находились царь и царица. Тут произошла полная перемена декораций. Спустя два дня царевича без шпаги, как арестанта, привели в аудиенц-залу кремлевского дворца, охраняемого несколькими батальонами гвардии с заряженными ружьями. Сам царь, окруженный высшими духовными и гражданскими лицами, обратился к Алексею с суровым словом, упрекая его в дурном поведении и преступном бегстве. Тот упал на колени и слезно просил прощения. Царь, забыв о своем прощении, уже данном и скрепленном клятвою, вновь обещал его, но теперь под условием отказа от престолонаследия и выдачи всех своих сообщников в совершении бегства. Несчастный, как зверек, затравленный и пойманный в ловушку, потерял всякое самообладание и машинально исполнял все, что от него требовали. Он назвал имена сообщников и подписал клятвенное отречение от наследия престола в пользу маленького брата своего — сына Екатерины, царевича Петра Петровича. В тот же день 9 февраля издан был обширный царский манифест. Здесь излагались вины и пороки Алексея, в которых он закоренел, несмотря на все (якобы) старания дать ему хорошее воспитание, приличное наследнику престола; вступив в брак с дочерью владетельного герцога, он не только жил с нею «в крайнем несогласии», но еще при ее жизни начал явную связь с «бездельною и работною девкой». Далее говорилось о напрасных родительских увещаниях и трудах исправить сына и «обратить его на путь добродетели». Манифест особенно останавливается на преступном бегстве царевича к цесарю, которого он всячески возбуждал против своего отца и едва не довел их до войны.

Хотя за такие свои преступления царевич «достоин был лишения живота», однако царь «его прощает и от всякого наказания освобождает» (?), но «для пользы государственной» и ради сохранения как завоеванных «провинций», так и всего совершенного «неусыпными трудами нашими» государь лишает сына своего Алексея наследства престола, а «наследником определяет другого сына, Петра», и те, которые «будут считать Алексея за наследника», объявляются изменниками отечеству и государю.

Несмотря на вторичное письменно объявленное прощение, вслед за тем и начался жестокий судный розыск над Алексеем и его сторонниками. Ему были предложены вопросные пункты касательно его бегства и пособников. Царевич на эти пункты написал довольно подробный рассказ с указанием на роль главного пособника, т. е. Александра Кикина, потом на Никифо-ра Вяземского, на московского своего духовника протопопа Якова Игнатьева и петербургского протопопа Георгия, камердинера своего Ивана Большого Афанасьева, Семена Нарышкина, Федора Дубровского; упомянул о сношениях своих с князьями Василием Владимировичем Долгоруким, Федором Матвеевичем Апраксиным, сибирским царевичем и некоторыми другими лицами.

В разные места поскакали курьеры, хватали большую часть оговоренных лиц и везли их в Москву на розыск, т. е. на пытки. В застенках Преображенского тайного приказа засвистали кнуты, неумолчно раздавались удары по голым спинам вздернутых на дыбу и вымучивались всевозможные относящиеся к бегству царевича показания, которые дьяки тут же записывали. Иногда, кроме того, подсудимые писали еще собственноручные признания. Более всех мучили Александра Кикина, его принимались пытать несколько раз, причем добивались сознания не только в делах, но и в речах или беседах, отдельных фразах и даже в самых мыслях. Затем суд, наряженный из высших чинов, приговорил Кикина к смертной казни (колесованию) с отобранием всего его имущества на государя. Такому же розыску, а впоследствии и смертному приговору подвергся камердинер царевича Иван Большой Афанасьев, тому же подвергся оговоренный Афанасьевым дьяк Федор Воронов, который повторял слова князя Василия Долгорукова, сказанные при возвращении Алексея: «Едет сюда дурак царевич для того, что отец ему посулил жениться на Афросинье; желвь ему — не женитьба будет». Служители царевича Иван Меньшой Афанасьев (брат предыдущего), Федор Еверлаков и некоторые другие подсудимые после пыток биты кнутом и сосланы в Сибирь. Учитель царевича Никифор Вяземский был пытан и потом сослан в Архангельск. Пытаные оговаривали еще разных лиц, которых хватали и подвергали расспросу. И все за разговоры или словесные отзывы о деле царевича. Однако знатным лицам оказывалось большее или меньшее снисхождение. Так, генерал-лейтенант князь Василий Долгорукий был привезен в Москву в кандалах и подвергнут допросу, хотя и без пытки, но за него вступился его родственник, столь известный князь Яков Федорович Долгорукий и написал царю челобитную о милосердии; сам князь Василий подал повинную грамоту. Наказание его ограничилось ссылкой в Соликамск (из которой впоследствии был возвращен).

Царевна Марья Алексеевна также была подвергнута допросу, конечно, без пытки. Но так как открылись ее тайные сношения с инокиней Еленою (Евдокией Федоровной из рода Лопухиных), то за бывшею царицей в суздальский Покровский монастырь поскакал Преображенский капитан Скорняков-Писарев. Войдя неожиданно в ее келью, он застал ее не в монашеском, а в мирском платье, перерыл ее сундуки и нашел несколько подозрительных бумаг, а на жертвеннике в Благовещенской церкви — писаную ектенью, которая поминала о здравии «благочестивейшую великую государыню Евдокию Федоровну». Привлечение к суду Евдокии-Елены широко распространило и усложнило судный процесс, ибо повело за собою арест многих связанных с нею лиц, каковы брат ее Авраам Лопухин, князь Семен Щербатый, суздальский протопоп Андрей Пустынный, ключарь Федор Пустынный, старица-казначея Маремьяна, старица Каптелина и т. д. Из показаний стариц Маремьяны и Каптелины открылась любовная связь Евдокии Федоровны с генералом Степаном Богдановичем Глебовым, с которым она познакомилась во время его приезда в Суздаль для рекрутского набора. Разумеется, Глебов был немедля схвачен. Он сознался в означенной любовной связи и в получении от нее писем, писанных старицей Каптелиной. Сознание, однако, не спасло его от пыток, посредством которых тщетно вымучивались показания о прикосновенности его и бывшей царицы к бегству царевича. Из розыска, между прочим, открылись дружба и сношения Евдокии и Глебова с епископом ростовским Досифеем, прежде бывшим архимандритом Спасского Евфимьева монастыря. Оказалось, что именно он поощрил Евдокию снять монашеское платье, покровительствовал ее связи с Глебовым, поминал ее царицею и пророчествовал, что государь опять возьмет ее к себе. Арестованный Досифей был соборне лишен архиерейского сана и назван просто расстригою Демидом, а затем подвергнут розыску и неоднократным пыткам. Одновременно с ним таким же пыткам подвергли и брата Евдокии Авраама Лопухина. Пытали также и князя Семена Щербатого. Не перечисляем разных второстепенных лиц, привлеченных к розыску по так называемому Суздальскому делу, т. е. за сношение с бывшей царицей или услуги, ей оказанные. В средине марта 1718 года последовал по сему делу приговор: Степан Глебов был посажен на кол, бывший епископ Досифей колесован, ключарь Федор Пустынный и певчий царевны Марии Федор Журавский также казнены смертью. На кремлевской площади поставили каменный четырехугольный столб, на котором положили трупы казненных, и головы их воткнули на железные шпицы, утвержденные по сторонам столба. Авраам Лопухин, подобно Ивану Афанасьеву, пока не казнен и отослан в Петербург для продолжения розыска. Остальные биты кнутом и сосланы, причем некоторые, как князь Семен Щербатов, с урезанием языка и вырыванием ноздрей. В числе осужденных женщин были княгиня Настасья Голицына, которую наказали батогами и сослали на прядильный двор, и княгиня Настасья Троекурова (сестра Авраама Лопухина), которая «по жестоком наказании» (бита кнутом) сослана в дальний монастырь. Сама бывшая царица Евдокия-Елена Федоровна отправлена в заточение в Ладожский девичий монастырь, а царевна Мария Алексеевна — в Шлиссельбург (в следующем году возвращена в Петербург, где скончалась в 1723 году).