13 мая Мирович и Ушаков отслужили в Казанском соборе панихиду по самим себе. Предчувствие не обмануло их — 25 мая Ушаков утонул. Но Мирович, оставшись один, решил исполнить свой план вопреки всему.
9 июля Екатерина II торжественно выехала в Ригу. Она была весела, приветлива, и никто не заметил ее озабоченности. Но именно в это утро она получила известие, сильно ее взволновавшее.
5 июля в начале второго ночи комендант Шлиссельбургской крепости Бередников проснулся от шума. Выбежав из своей, квартиры, он увидел солдат, становящихся в строй, но в это время был сбит ударом приклада Мировичем, который крикнул солдатам: «Это злодей, государя Иоанна Антоновича содержал в крепости здешней под караулом, возьмите его!» Бередникова заперли. После этого караул Мировича двинулся к казарме, где квартировала гарнизонная команда крепости. На оклик «Кто идет?» Мирович ответил: «Иду к государю!» Раздался залп, и Мирович велел отступать. Затем подпоручик прокричал гарнизонной команде слова составленного им самим «царского Манифеста» и угрожал пустить в ход пушку. Гарнизон сложил оружие. Мирович во главе своих солдат ворвался в казарму и… понял, что проиграл. На полу лежал мертвый Иван Антонович. Следуя приказу императрицы, капитан Власьев и поручик Чекин штыками закололи бывшего императора…
Следствие показало, что Мирович действовал на свой страх и риск и сообщников не имел. Он рассказал все без утайки, и его не пытали. В ночь на 15 сентября 1764 года на Обжорном рынке, что на Петербургском острове, воздвигли эшафот и утром на него ввели сохранявшего полное самообладание и твердость духа Василия Мировича. Г. Р. Державин вспоминал: «Народ, стоявший на высотах домов и на мосту, не обвыкший видеть смертной казни (в царствование Елизаветы и Петра III публичные казни в Петербурге прекратились. — В. Т.) и ждавший почему-то милосердия государыни, когда увидел голову в руках палача, единогласно ахнул и так содрогнулся, что от сильного движения мост поколебался и перила обвалились». Солдат, пошедших за Мировичем, прогнали сквозь строй и разослали в отдаленные гарнизоны.
Смерть несчастного Ивана Антоновича положила конец всем надеждам, страхам и претензиям, связанным с той линией династии, которая шла от соправителя Петра Великого — царя Ивана V. Антон Ульрих при воцарении Екатерины отказался покинуть Холмогоры и уехать на родину без детей. В мае 1774 года он ослеп и умер.
В 1780 году Екатерина, почувствовавшая свою силу, отпустила братьев и сестер Ивана Антоновича. Они жили в Дании на содержании русского двора.