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