На следующее утро ничего не подозревающий император прибыл в Петергоф, где было запланировано празднование его именин. Но Екатерины там уже не было. Озадаченный и взволнованный Петр вернулся в Ораниенбаум и стал одного за другим посылать находившихся с ним вельмож в Петербург, чтобы выяснить, что происходит. Посланцы уезжали и не возвращались. Узнав о перевороте, большинство из них сразу же переходили на сторону сильнейшего и приносили присягу Екатерине. Наконец весть о случившемся достигла и Ораниенбаума. Петр был в полной растерянности и лишь несколько часов спустя, поддавшись уговорам находившегося с ним фельдмаршала Б. Миниха, предпринял попытку высадиться в Кронштадте. Но было поздно: кронштадтский гарнизон уже перешел на сторону Екатерины и императору даже не разрешили пристать к берегу.
Между тем Екатерина во главе войск отправилась из Петербурга в Ораниенбаум, чтобы арестовать своего незадачливого супруга. «Была ясная летняя ночь, — писал один из первых ее биографов А. Г. Брикнер, — Екатерина, верхом, в мужском платье, в мундире Преображенского полка, в шляпе, украшенной дубовыми ветвями, из-под которой распушены были длинные красивые волосы, выступила с войском из Петербурга; подле императрицы ехала княгиня Дашкова, также верхом и в мундире: зрелище странное, привлекательное, пленительное. Эта сцена напоминала забавы Екатерины во время юношества, ее страсть к верховой езде, и в то же время здесь происходило чрезвычайно важное политическое действие: появление Екатерины в мужском костюме, среди такой обстановки, было решающим судьбу России торжеством над жалким противником, личность которого не имела значения, сан которого, однако, оставался опасным до совершенного устранения его».
По дороге Екатерина была встречена вице-канцлером князем А. М. Голицыным, посланным к ней с письмом от Петра III, содержащим предложение вступить в переговоры. Отвечать на него императрица не стала, а Голицын принес ей присягу и присоединился к ее свите. Вскоре прибыло второе письмо Петра, в котором он отказывался от трона и просил отпустить его в Голштинию с Елизаветой Воронцовой. Но и это письмо осталось без ответа, и через некоторое время поверженный и униженный император подписал отречение от престола. Переворот свершился, бедная немецкая принцесса София Августа Фредерика, по прозвищу Фике, превратилась в Ее Императорское Величество самодержицу Всероссийскую Екатерину Вторую.
Как бы в тени этих судьбоносных для России событий осталась потаенная история долго созревавшего заговора, тайные пружины, приведшие в действие различных лиц и участников этой драмы — тех, что играли в ней первые роли или оставались лишь статистами, и тех, что стояли на авансцене или оставались в тени. О чем-то мы знаем, о чем-то догадываемся, о чем-то останемся в неведении навсегда. Так, нам известно, что среди наиболее активных заговорщиков, помимо братьев Орловых, которые успешно вели агитацию в пользу Екатерины среди гвардейских солдат, были гетман Малороссии и президент Академии наук граф К. Г. Разумовский, воспитатель великого князя Павла, опытный дипломат Н. И. Панин и его брат генерал П. И. Панин, их племянница княгиня Е. Р. Дашкова, которая одновременно была родной сестрой фаворитки Петра III E. Р. Воронцовой и племянницей канцлера М. И. Воронцова, и ряд других. У каждого из них были свои резоны. Так, Н. И. Панин рассчитывал, что Екатерина станет лишь регентшей до совершеннолетия его воспитанника Павла. Орловы понимали, что возведение на трон Екатерины возвысит и их, а может быть, даже приведет к ее браку с Григорием. Юная и романтически настроенная Дашкова просто сочувствовала обиженной и униженной мужем императрице, а Разумовский, как утверждала впоследствии сама Екатерина, был в нее слегка влюблен. И каждый из участников переворота, возможно, считал, что именно ему она обязана троном.