Помимо Пугачева, к следствию в Москве привлекли более двух десятков его ближайших сподвижников — Чику-Зарубина, Шигаева, Почиталина, Горшкова, Перфильева.
Пугачев снова рассказывал во всех подробностях о своей жизни на Дону и в армии, о Крестьянской войне. Следователи убедились, что восстание, которое он возглавил, не было кем-то инспирировано; что оно было стихийным движением народа против крепостничества, дворянства. 5 декабря Волконский и Потемкин подписали определение о прекращении розыска.
19 декабря, через две недели, Екатерина II, внимательно следившая за ходом следствия, направлявшая его, определила указом состав суда — 14 сенаторов, 11 «персон» первых трех классов, 4 члена Синода, 6 президентов коллегий. Возглавил суд Вяземский. В него вопреки судебной практике вошли и два главных члена следственной комиссии — Волконский и Потемкин.
Приговор был, конечно, давно предрешен. Екатерина II, «Тартюф в юбке» (так ее назвал Пушкин), как и где только могла, старалась показать, что она не хочет иметь никакого отношения к суду и сентенции (приговору) по делу Пугачева, что она не является сторонницей жестоких мер и т. д. Но в то же время неукоснительно следила за розыском, всеми его деталями. Знакомилась с отчетами доверенных лиц, посылала им инструкции. В письме Гримму, еще до суда над «злодеем», она выражалась без обиняков: «Через несколько дней комедия с маркизом Пугачевым кончится; приговор уже почти готов, но для всего этого нужно было соблюсти кое-какие формальности. Розыск продолжался три месяца, и судьи работали с утра до ночи. Когда это письмо дойдет к вам, вы можете быть уверенным, что уже никогда больше не услышите об этом господине».
Заседание суда открылось 30 декабря в Тронном зале Кремлевского дворца. Здесь собрались высшие представители столичной знати — заклятые враги того дела, во имя которого поднялись на борьбу повстанцы Пугачева. Прочитали манифест императрицы от 19 октября, портрет которой во весь рост украшал зал суда, и записку «Происхождение дел злодея Пугачева». По предложению генерал-прокурора Вяземского, члены суда подписали определение, согласно которому «все дело и происходимые рассуждения содержать в величайшем секрете». Постановили также «Пугачева завтрашнего дня представить пред собрание, а чтобы не произвести в народе излишних разговоров, то привезти его в Кремль в особую комнату, близкую от присутствия, до рассвета, где и пробыть ему весь день, и отвезти обратно вечером». Образовали две комиссии: одной, во главе с сенатором Масловым, поручалось допросить в камерах сподвижников Пугачева, в правдивости их прежних показаний; другой, во главе с Потемкиным, — составить сентенцию.