Подлинная причина гнева царя состояла, однако, не в том, что Шеин незаслуженно производил в чины, а в том, что он преждевременно казнил зачинщиков стрелецкого бунта.
Петр решил возобновить розыск, причем все руководство им он взял в свои руки. «Я допрошу их построже вашего», – сказал царь Гордону. Начал он с того, что распорядился доставить в столицу всех стрельцов, проходивших службу в мятежных полках. Их оказалось в общей сложности 1041 человек.
С середины сентября 1698 года непрерывно, за исключением воскресных и праздничных дней, работали застенки. К розыску Петр привлек самых доверенных лиц: «князя-кесаря» Ромодановского, которому надлежало заниматься политическим следствием в качестве руководителя Преображенского приказа, а также князей М. А. Черкасского, В. Д. Долгорукого, П. И. Прозоровского и других высокопоставленных лиц. Судьба всех стрельцов была предрешена царем еще до завершения следствия. «А смерти они достойны и за одну провинность, что забунтовали и бились против Большого полка». В свете этой исходной посылки обвиняемый стрелец, взятый в отдельности, не представлял интереса для следствия. Следователи пытались выяснить общие вопросы движения, поскольку все его участники действовали «скопом и заговором» и по юридическим понятиям того времени несли взаимную и равную ответственность за свои поступки независимо от того, что одни из них выполняли роль вожаков, а другие слепо следовали за ними. Более того, правовые нормы, определенные уголовным кодексом – Уложением 1649 года, – предусматривали одинаковую меру наказания как за умысел к действию, так и за совершенное действие. К лицам, действовавшим «скопом и заговором», как и к лицам, знавшим, но не сообщившим о каком-либо «злом умысле», применялось одно наказание – смертная казнь.
В ходе розыска с несомненностью была установлена причастность Софьи к мятежу. В результате образовались две группы подследственных: одну составили стрельцы, стоны которых раздавались из 20 застенков, где стрельцов жесточайшим образом истязали, вытягивая признания с помощью дыбы, огня и палок; показания стрельцов тщательно записывали, им устраивали очные ставки, упорствующих еще и еще раз пытали. В другую входили две царевны – Софья Алексеевна и Марфа Алексеевна, а также лица, приближенные к ним, выполнявшие роль посредников в сношениях царевны Софьи со стрельцами. Окружение царевен подвергалось таким же пыткам, как и стрельцы.
Не избежала допроса и царевна Софья, правда, без пыток. В Новодевичий монастырь Петр прибыл не один, он захватил с собой пятисотенного Артюшку Маслова и стрельца Ваську Игнатьева, а также их письменные показания с признанием, что главари движения получили письмо от Софьи.