Двадцать первого апреля Кубанцу зачитали (или показали) обращенное лично к нему письмо за подписью императрицы: «Понеже ты объявил, что нечто донести имеешь, о чем однако ж, окроме нам самим, объявить не можешь, а нам тебя перед себя допустить нельзя, того ради повелеваем тебе то, еже нам самим донести имеешь, написать на писме и, запечатав, отдать асессору Хрущову, которой то нам самим за оною ж печатью подать имеет. Анна». Тут-то он и вспомнил, что его хозяин не только «прославлял фамилию свою», но и читал предосудительную книгу голландца Юста Липсия, сравнивая при этом средневековую неаполитанскую королеву Иоанну II и античных Клеопатру и Мессалину с российской государыней и заявляя: «Женский пол таков весь», — что являлось «весьма противно против вашего императорского величества» (21 апреля); желал «погубить» Остермана, «гвардию весьма к себе ласкал» и себя «причитал к царской фамилии» (4 мая); желал «себя в силу и власть привесть» (7 мая) и даже «тщился сам государем быть» (22 мая). Наконец, 24 мая дворецкий заявил, что его господин одобрял не отечественную «систему» правления, а польские порядки и «хотел в государстве вашего величества республику зделать».

Последние показания Кубанца о «республике» не согласовывались с якобы высказывавшимся Волынским намерением стать «государем» — но это уже не имело значения. Теперь подследственному можно было не только инкриминировать только служебные грехи, но и предъявить обвинения «по первым двум пунктам». Может быть, к политическим «видам» добавилась и личная обида императрицы — его, проворовавшегося холопа, она помиловала и вознесла, а он осмелился хулить свою государыню и благодетельницу.

Двадцать второго апреля императрица повелела Артемия Волынского «со двора ево взять в адмиралтейскую крепость». Там состоялся еще один допрос. 26-го последовал новый указ о переводе всех арестованных в казармы Петропавловской крепости, следствие же было передано в Тайную канцелярию — ее начальнику Андрею Ушакову и креатуре Остермана Ивану Неплюеву. Теперь следствие вели только они; прочие же члены комиссии были от него отстранены — тем более что некоторые из них сами попали под подозрение. В Адмиралтействе остались бумаги Волынского, разбором которых занимался компетентный и озлобленный доноситель Андрей Яковлев, ставший секретарем следственной комиссии. Началась опись имущества главного обвиняемого.

Поблажкой знатному арестанту было разрешение иметь в заключении одеяло, шубу, посуду, деньги и слугу; в крепость с господином отправился камердинер Василий Гаст. 8—9 мая Артемия Петровича вновь допрашивали. Свои высказывания он объяснял «простотою от невоздержности языка своего»; к примеру, он осуждал Бирона за то, что «высоко и строго себя ведет», поскольку «может ее величество милость свою от него отменить». Признался он и в чтении сочинений Боккалини, Макиавелли («бакалиновой книги» и «махиавеля», взятых из библиотеки князя Д.М. Голицына) и Юста Липсия. Доносчика Кубанца он охарактеризовал как «совестного человека», но категорически отрицал все обвинения в каких-либо преступных «замыслах».

Следствие же не менее упорно их искало. 30 апреля к арестованным прежде «конфидентам» добавился Ф.И. Соймонов. Поначалу вопросы к ним были неконкретными — например, какие «фамилиарные дружбы» они водили с опальным, почему засиживались у него по вечерам и что «таким необычайным и подозрительным ночным временем, убегая от света, исправляли и делали», «при том какие рассуждении и намерении были». Друзья Волынского не признавали никакого заговора в своих действиях и поступках «патрона», утверждали, что выполняли поручения, «боясь Волынского яко свирепого и жестокого человека» или «из желания ему прислужиться и из опасения подвергнуться его неприязни». Эйхлер сознался, что посещал Волынского, разговаривал с ним о герцоге Бироне, читал его проект, предостерегал, дабы он своими посещениями Анны Леопольдовны не навлек подозрений Бирона, но о намерении кабинет-министра совершить переворот не сказал ни слова. Взятый 27 мая де ла Суда подтвердил только то, что с разрешения своего начальника читал проект Волынского и посещал его семейство.

Однако 11 мая Ф.И. Соймонов первым сделал страшное признание в том, что Волынский «может чрез возмущение владетелем себя сделать». 16-го Еропкин также поведал о замысле Волынского «присвоить себе верховную власть». Эти обвинения и приведенные резкие отзывы «патрона» об императрице («государыня у нас дура, и как докладываешь, резолюции от нее никакой не добьешься») привели к тому, что 18 мая Анна Иоанновна отдала приказ пытать «конфидентов». На следующий день на пытке и Хрущов сделал роковое признание в том, что Волынский желал «сделаться государем».

К тому времени Артемий Петрович уже сознался в неоднократных взятках, которые несли ему купцы и прочие просители, дабы к ним «был благоприятен»; в комментировании книги Липсия; его «злодейственное рассуждение» о сравнении нехорошей неаполитанской королевы с российской монархиней было 15 мая сочтено «великой важностью» и препровождено к Анне Иоанновне в запечатанном пакете. Преступник подтвердил, что противодействовал браку принцессы Анны с сыном Бирона, рассказал о подготовке и чтениях своего проекта. Следователи уже располагали найденными в его бумагах списками «кондиций» и дворянских проектов государственного устройства, поданных в феврале 1730 года.

Шестнадцатого мая Артемий Петрович помог следствию неосторожным заявлением, что при составлении «картины» (родословного древа) «причитался свойством к высочайшей фамилии»; поняв, что натворил, он тут же стал от своих слов отказываться. Но гордыня оказалась сильнее. Спустя четыре дня он объявил, что «ево Волынского фамилия не плоше Рамановых» и если царя Михаила Федоровича в 1613 году избрали на престол «по свойству» с женой Ивана Грозного, «то де и по ево Волынского с московской великою княжною Анною свойству могут дети или внучаты или правнучатые во Волынского российского престола приемниками быть». Вновь опомнившись, он стал оправдываться, что «и в мысли не держал» подобного, а сказал так только «от страха, боясь розыску». Но такие заявления в те времена с рук не сходили и в итоге привели подследственного на эшафот.

После очередного доклада Ушакова 21 мая Анна Иоанновна дала указание пытать Волынского. На следующий день в застенке Артемий Петрович на полчаса был поднят на дыбу и получил восемь ударов кнутом, после чего повинился во взятках, «зло-вымышленных словах» в адрес государыни-«дуры» и «применении» к ней текста Юста Липсия о королеве Иоганне, в многократной «невоздержности языка» и высокомерии, но в заговоре против императрицы не признался: «Такого злого своего намерения и умыслу, чтоб себя чрез что нибудь зделать государем, никогда он, Волынский, не имел и не смеет». Он понял свою ошибку и теперь пытался объяснить, что о возможном пребывании своих потомков на престоле говорил только от страха «и такового умысла подлинно не имел».

Признания «конфидентов», сделанные под давлением и пытками, не дали никаких доказательств существования реального заговора. Еропкин на очной ставке смог уличить Волынского только в давних московских разговорах 1731 года о запутанной проблеме престолонаследия и сравнении «суетного и опасного» времени Анны Иоанновны с правлением Бориса Годунова, но Артемий Петрович категорически отверг подозрения в симпатии к цесаревне Елизавете Петровне, которую он считал «ветреницей».