Восстание было подготовлено и сорганизовано быстро, при барабанном бое и с циничной откровенностью. Дядя царевны Софьи, Иван Милославский, объявленный впоследствии главным зачинщиком и преследуемый до самой смерти неукротимым гневом Петра, усиленно хлопотал, агитируя и передавая ложные известия. Пустили слух, что Нарышкины отравили Федора, что они мучат старшего брата Петра, лишенного престола царевича, что один из них хочет даже завладеть престолом; говорили, будто Нарышкин в сопровождении вооруженных людей преследовал жену одного стрельца. Одна из подруг Софьи, Феодора Родиница, пробиралась в кварталы стрельцов, разнося всюду деньги и обещания.
Все ждали приезда Матвеева: это было условным знаком. Подученные стрельцы радостно встретили своего старого начальника и усыпили его подозрения. 11 мая 1682 года депутация от двадцати полков поднесла ему хлеб-соль, «меду на кончике ножа», как сказал впоследствии сын несчастного старика, приговоренного уже к смерти. Четыре дня спустя во всех кварталах забили тревогу, все двадцать полков взялись за оружие и осадили Кремль. На этот раз стрельцы сняли свои пестрые кафтаны, оделись в красные рубахи, с засученными до локтя рукавами, указывая таким образом на дело, за которое они принимались; это были уже не солдаты, а судьи и палачи. Опьянев от водки и готовясь опьянеть еще больше от крови, они кричали и дико размахивали своими саблями.
Они думали или притворялись, что думали, будто Петр и Иван зарезаны, и хотели отомстить за их смерть. Им показали с верху красного крыльца здравых и невредимых царя и царевича; их старались успокоить; но они уже ничего не слышали и никого не узнавали. Они громко кричали: «Смерть убийцам!» Начальник их приказа, старик Долгорукий, вышел на крыльцо, чтобы призвать их к порядку. В ту же минуту несколько человек устремились на старика и сбросили его вниз, а другие, поднимая пики, кричали: «любо! любо!» И резня началась.
Она длилась три дня. Извлекаемые один за другим из дворца, соседних домов и даже церквей, друзья и родственники Натальи, Матвеев и Нарышкины, разделили участь Долгорукого. Некоторых мучили, тащили за волосы по площади, били кнутами, жгли раскаленным железом и рубили на куски саблями. Наталья отчаянно боролась, расставаясь со своим любимым братом Иваном, но ему пришлось-таки выйти к стрельцам, по совету старого князя Одоевского, и спасти остальных своей смертью. Причастившись в одной из церквей Кремля, он вышел к стрельцам с иконой, которая мгновенно была вырвана у него из рук, и он исчез в море ярости и крови, продолжавшем бушевать у стен старого дворца. Оно кипело и разливалось по соседним улицам, охватывая частные дома и общественные здания, везде разыскивая предполагаемых сообщников мнимого преступления, убивая и грабя всех. Мятежники бросились даже на архивы, как бы желая придать движению общенародный характер. Говорят, будто они хотели уничтожить документы, относящиеся к учреждению крепостного права.
Некоторые историки стараются снять всю ответственность с Софьи. Но это утверждение грешит против очевидности. Никогда еще случай так хорошо не подтверждал изречение: Is fecit cut prodest! (Сделал тот, кому было надо.) В эти кровавые дни горя и несчастий, торжествовала одна Софья. Она крепко держала в руках движение и могла остановить его, когда хотела. Одному неизвестному до тех пор лицу, Циклеру, поручено было усмирить стрельцов и остановить резню. Он блестяще выполнил поручение и на другой же день очутился среди самых близких царевне людей. Высокие посты были распределены между вчерашними друзьями и родней: Хаванскими, Милославскими и Василием Голицыным. Начался дележ добычи, и Софья, конечно, взяла свою долю. Петр был покамест оставлен царем, но она была назначена правительницей и не собиралась останавливаться на этом. Стрельцы за свои труды получили по 10 рублей на душу. Они надеялись, что имущество их жертв будет разделено между ними, но действительность не вполне оправдала их надежды: им только было предоставлено преимущество перед другими покупателями во время распродажи конфискованного имущества убитых. Их ласкали, потому что в них еще нуждались. 23 мая они снова появились у стен Кремля, требуя провозглашения царем Ивана. И царская власть была разделена между братьями. В то время говорили много о блестящих примерах фараона и Иосифа, Аркадия и Гонория, Василия и Константина, но забывали Михаила и Филарета, двойное правление которых оставило по себе дурные воспоминания.
Но и этого партии Софье было мало. Она хотела, чтобы Иван, больной идиот, имел первенствующий титул. Новое восстание, новые мнимые выборы. На этот раз Софья окончательно сбросила маску: когда Иван был провозглашен первым царем, она устроила для мятежников пир, и сама угощала их. Их руки еще были красны от крови, а она уж опять давала им вина. И они отблагодарили ее тем, что потребовали для нее титула правительницы.