Сторонники Милославских тоже не дремали. Они подняли московских стрельцов, те 15 (25 мая) 1682 года явились к Кремлю с криками, что Нарышкины задушили царевича Ивана. Наталья Кирилловна, пытаясь успокоить их, вышла на Красное крыльцо вместе с патриархом, боярами, царем Петром и царевичем Иоанном. Однако это не усмирило восставших. Были убиты Артамон Матвеев и Михаил Долгоруков, два брата царицы и другие ее сторонники. Царица смогла спрятать царевичей в задних комнатах дворца, вероятнее всего, это стало одним из самых страшных воспоминаний юного Петра, в тот день он научился не доверять московским боярам и стал стремиться избегать их. Позже он жестоко отомстит стрельцам и своей сестре.
А пока стрельцы настаивали на том, чтобы оба царевича были провозглашены царями, а Софья – регентшей при них. «Нельзя ее обвинять в создании стрелецкого мятежа, но трудно было бы ждать от нее, чтобы она этим мятежом в своих видах не воспользовалась», – замечает биограф Софьи.
В конце концов, после множества убийств и бесчинств, которые совершали стрельцы, «добиваясь справедливости», нашли компромисс, который хотя бы на словах примирил обе враждующие партии. Царями провозгласили сыновей покойного государя от обоих браков – Ивана («старший» царь) и Петра («младший»).
Как регентша при малолетних братьях, Софья, «по многом отрицании, согласно прошению братии своей, великих государей, склоняясь к благословению святейшего патриарха и всего священного собора, призирая милостивно на челобитие бояр, думных людей и всего всенародного множества людей всяких чинов Московского государства, изволила восприять правление…». Царевна должна сидеть с боярами в палате, выслушивать доклады думных людей о государственных делах, и ее имя будет стоять во всех указах рядом с именами царей.
Равновесие, однако, оказалось неустойчивым: Наталья Кирилловна понимала, как выгодна была бы сторонникам Софьи смерть малолетних соправителей, и берегла их пуще собственного глаза. Неслучайно политические противники прозвали царицу «медведицей».
Регентша немедленно сформировала свой «кабинет министров», раздавая государственные посты своим приближенным: боярам князьям В.В. Голицыну, И.М. Милославскому, И.Б. Троекурову, В.С. Волынскому, И.Ф. Бутурлину, Н.И. Одоевскому, Ф.С. Урусову, окольничим И.П. Головнину, И.Ф. Волынскому, М.С. Пушкину, стольникам князю А.И. Хованскому, князьям М. и В. Жировым-Засекиным, думным дворянам В.А. Змееву, Б.Ф. Полибину, А.И. Ржевскому, И.П. Кондыреву, думным дьякам В. Семенову, Е. Украинцеву. Она опиралась в основном не на родовитых бояр, а на «служилых людей», дворян.
Осенью 1682 года, перед самой коронацией царевичей, в Москве вспыхнул новый бунт – на этот раз недовольство высказывали старообрядцы. Им удалось снова возмутить стрельцов. Царскую семью и двор уведомили,