16 мая царица Марина была занята подготовкой к маскараду, а Лжедмитрий провел вечер со Станиславом Немоевским. Поляк привез в Москву драгоценности сестры короля Сигизмунда Анны, с тем чтобы продать их царю. Самозванец долго рассматривал их, потом велел принести из сокровищницы камни, доставшиеся ему от Грозного. С видом знатока он пустился в пространные рассуждения об их магических свойствах. Последний перед переворотом день царствования Лжедмитрия закончился.

Прямая открытая агитация против царя имела не слишком большой успех в народе, тогда как насилия со стороны солдат Мнишека вызывали мгновенный отпор населения. Описывая поимку на рыночной площади одного из тех, кто открыто агитировал против Расстриги, телохранитель К. Буссов ни словом не обмолвился о попытках народа отбить его у немцев из личной охраны царя. Когда Лжедмитрию донесли о случившемся, он приказал пытать арестованного. Но бояре, руководившие допросом, донесли ему, что смутьян болтал, будучи пьян и скудоумен; теперь же, протрезвев, он ничего сказать не может.

В течение четырех дней Лжедмитрий получил несколько предостережений от капитанов, командовавших придворной стражей. 16 мая один служилый немец, оказавшись возле государя, когда тот осматривал лошадей на Конюшенном дворе, подал ему записку с предупреждением о том, что изменники выступят на следующий день, 17 мая. Вскоре во дворец явились братья Стадницкие с аналогичным предупреждением. Поскольку Стадницкие заявили, будто москвичи «собираются напасть на великого князя и поляков», секретари отклонили их представление и объявили, что народ предан государю.

Вслед за Стадницкими ко двору явился Мнишек. Среди московских жителей у Лжедмитрия было много доброхотов. Не имея доступа к царю, они пытались действовать через нового первосоветника — царского тестя. Оставшись наедине с зятем, Мнишек передал ему донос, поступивший от его солдат, а перед уходом вручил пачку челобитных от москвичей.

Будучи опытным политиком, Мнишек в отличие от самозванца трезво оценивал опасность, угрожавшую царской семье. Лжедмитрий остался глух к настоятельным советам тестя. Он укорял сенатора в малодушии, отвергал любые сомнения в преданности народа, а под конец заявил, что если кто и посмеет выступить против него, то в его власти «всех в один день лишить жизни». Даже на краю пропасти император оставался в плену иллюзий.

Постаравшись убедить Мнишека в отсутствии поводов к беспокойству, Лжедмитрий тут же отдал приказ о чрезвычайных военных мерах. Басманов поднял на ноги стрельцов и расставил усиленные караулы в тех частях города, где можно было ожидать нападения народа на солдат Мнишека. В Кремле было введено чрезвычайное положение. Стража получила приказ убивать на месте любых подозрительных лиц, которые попытались бы проникнуть внутрь Кремля. В ночь на 16 мая люди Басманова захватили шесть «шпионов». Трое были убиты на месте, трое замучены пытками. Басманов действовал с исключительной жестокостью, потому что власти получили точные доказательства существования заговора. К несчастью для себя, Отрепьев даже не подозревал, что в заговоре участвовала его названая мать, которую он освободил из монастырского заточения и осыпал неслыханными милостями, а также другие любимцы, вроде Василия Шуйского и Василия Голицына. Готовясь нанести царю смертельный удар, бояре бессовестно пресмыкались у его ног и старались усыпить все его подозрения.

Заговорщики несколько раз откладывали переворот, поскольку не были уверены в том, как поведет себя население. В конце концов они решили выступить под маской сторонников царя. Планы Шуйских отличались вероломством. Бросив в толпу клич «Поляки бьют государя!», заговорщики намеревались спровоцировать уличные беспорядки, нейтрализовать силы, поддерживавшие Лжедмитрия, а тем временем проникнуть во дворец и убить самозванца.

В связи с готовившимся походом против турок власти вызвали в Москву новгородское войско. Его численность, по польским данным, превышала 18 000 человек, а в действительности составляла не более одной-двух тысяч. Под покровом ночи бояре впустили через крепостные ворота своих сообщников из новгородцев. В решающий момент в распоряжении заговорщиков оказалось около 200–300 дворян. Они-то и осуществили дворцовый переворот. Столичный гарнизон и дворянское ополчение в целом оставались в стороне от заговора.

На рассвете 17 мая Шуйские собрали у себя на подворье участников заговора, после чего двинулись через Красную площадь к Кремлю. Бояре приурочили свои действия к моменту, когда во дворце происходила смена ночного караула. По слухам, Яков Маржарет был посвящен в планы заговорщиков и сам отвел от царских покоев внешнюю стражу. Поводом для таких слухов послужило то, что командир первой дворцовой роты по болезни не явился во дворец.

Командовал сменой караула иноземец Андрей Бона. Он, как говорили, был посвящен в планы заговора. После развода во внутренних покоях оставалось не более 30 человек стражи. К тому времени стрельцы, стоявшие на карауле у польских казарм, закончили ночное дежурство и были распушены по домам.

По обыкновению, Отрепьев встал на заре. Петр Басманов, ночевавший во внутренних покоях, доложил, что ночь прошла спокойно. На Красном крыльце государя поджидал дьяк Афанасий Власьев. Поговорив с ним, Лжедмитрий ушел в покои, не заметив ничего подозрительного. Стрелецкие караулы несли стражу по всему Кремлю. Они не выказали никакой тревоги, когда во Фроловских воротах появились главные бояре — братья Шуйские и Голицыны, хорошо известные им в лицо. За боярами в ворота ворвались вооруженные заговорщики. Их нападение застало стрельцов врасплох. Стража бежала, не оказав сопротивления. Завладев воротами, Шуйский велел поднимать на ноги посад. Посланные им люди собрали большую толпу на Красной площади и в торговых рядах.

Ударили в колокола в Ильинской церкви, затем по всему городу. Заслышав набат, Лжедмитрий послал Басманова спросить, отчего поднялся шум. Дмитрий Шуйский, с утра не спускавший глаз с самозванца, отвечал, что в городе, верно, начался пожар. Командир стражи Андрей Бона также сказал, что трезвонят из-за пожара.

Между тем шум нарастал. По всему городу забили в «набаты градские», затем ударили в колокола в Успенском соборе. Повсюду слышались крики: «Горит Кремль! В Кремль, в Кремль!» Горожане со всех сторон спешили на Красную площадь. Шум поднял на ноги не одних только противников самозванца. Схватив оружие, ко дворцу бросилась «литва». Роты, стоявшие поблизости от Кремля, выступили в боевом порядке с развернутыми знаменами. Лихая атака еще могла выручить самозванца из беды. Но бояре успели предупредить опасность. Они обратились к народу, призывая его бить поганых «латынян», постоять за православную веру. С площади во все стороны поскакали глашатаи, кричавшие во всю глотку: «Братья, поляки хотят убить царя и бояр, не пускайте их в Кремль!» Призывы пали на подготовленную почву. Толпа бросилась на шляхтичей и их челядь. Улицы, ведущие к Кремлю, были завалены бревнами и рогатками. Разбушевавшаяся стихия парализовала попытки «литвы» оказать помощь гибнущему Лжедмитрию. Наемные роты свернули знамена и отступили в свои казармы.

Во дворце события развивались своим чередом. На рассвете, повествуют авторы Сказаний, в царские хоромы явился дьяк Тимофей Осипов, перед тем причастившийся как человек, идущий на смерть. Защитник православия совершил подвиг, обличив царя как расстригу Гришку Отрепьева, еретика и чародея. Эту легенду, призванную освятить мятеж авторитетом человека почти что святой жизни, сочинили сами заговорщики. С их слов ее записал также Исаак Масса. Но в этой легенде слишком много несообразностей.