Спалив здания Судебного и Холопьего приказов в Кремле, мятежники ушли в город, где ловили и убивали всех тех, кого прежде занесли в списки назначенных к расправе. Не найдя Ивана Кирилловича в Москве и уверившись в том, что он укрыт где-то в Кремле, 17 мая стрельцы снова собрались на площади перед дворцом и объявили, что не уйдут, пока им не выдадут Ивана Нарышкина. В противном случае они грозили перебить всех бояр, и это была не пустая угроза. Бунт уже давно вышел из-под контроля Милославских, Хованского и других лиц, еще несколько дней назад усиленно способствовавших его возникновению. Теперь обе партии бояр, все придворные без исключения, оказались в одинаковом положении. На Наталью Кирилловну оказывали давление с самых разных сторон, требуя, чтобы она отдала брата.
Понимая, что иначе нельзя, Иван согласился пожертвовать собой ради спасения остальных. Зная, что ждет его мученический венец, он подготовился к нему, исповедался и причастился в церкви Спаса за Золотой решеткой. Наталья Кирилловна трогательно простилась с ним, шедшим умирать за нее и ее детей. Их торопили царевна Софья и князь Одоевский, боявшиеся, что стрельцы выполнят свои угрозы. С иконой в руках, сопровождаемый царицей Натальей и царевной Софьей, Иван Кириллович Нарышкин вышел к стрельцам.
Была еще надежда на то, что стрельцы, смущенные кротким видом жертвы, приносимой «за братья и сестры», не станут убивать его, но эти чаянья были напрасны: с ругательствами стрельцы схватили Ивана Кирилловича и потащили его в Константиновский застенок. Несчастного брата царицы долго мучили и пытали, требуя признаний в государственной измене, покушении на царевича Иоанна и прочем, что ему приписывали. Нарышкин вынес все пытки, не дав повода к дальнейшим обвинениям родственников. Измученного боярина выволокли на Красную площадь и там казнили. После него погиб только лекарь Федора Алексеевича, доктор Гаден, которого запытали в застенке, требуя признаний в отравлении царя по наущению Нарышкиных. Это была последняя кровь майского мятежа.
На другой день, 18 мая, было объявлено, что отец царицы, старый воевода Кирилл Полиектович Нарышкин, принял монашеский постриг и удалился из столицы. Люди уже начинали успокаиваться, все устали от крови, чреды злодейств, а главное, никто уже не знал, чего требовать дальше. В тот же день, когда было объявлено о принятии монашеского пострига отцом царицы Натальи, сойдясь у Постельного крыльца, ближе к теремам цариц и царевен, стрельцы потребовали на царство царевича Иоанна, крича, что «негоже царствовать младшему брату при живом старшем».
Стремясь утихомирить разгоревшиеся страсти, 19 мая царица Софья приказала выплатить стрельцам долги по жалованью, да сверх того каждому от казны дали по десяти рублей наградных; кроме того, стрельцам было роздано все имущество убитых в дни мятежа бояр. Десять дней спустя царевну Софью бояре объявили «правительницей за малолетних братьев»; при этом ссылались на прецедент — во время оно в Византии, от которой Русь восприняла христианство и которую во всем полагала примером, до совершеннолетия брата-императора страной управляла царевна Пульхерия. Это духовно-историческое обоснование новому, невиданному прежде коллективному правлению толпа стрельцов нашла вполне достаточным.
Обитателей Немецкой слободы события, кипевшие в Кремле и городе, волновали мало — иноземцы, в силу своей обособленности, находились, выражаясь современным спортивным термином, «вне игры». Убийство царского лекаря было лишь досадным недоразумением, случаем, выходящим из общего ряда. При новом правлении иноземцы продолжали служить, исполняя обязанности и получая жалованье все по тем же контрактам, что были заключены с ними еще при царях Алексее и Федоре.
Бывший ассистент доктора Блюментроста Лаврентий Ринхубер, все-таки получивший медицинский диплом, долго мотался по Европе, жил в Вене, Париже и Лондоне, но нигде не обрел надежного места. Он снова приехал в Москву в 1684 году в качестве посланника саксонского курфюрста Иоганна-Георга III, который воевал с турками и остро нуждался в надежных союзниках. Во главе Посольского приказа в это время стоял фаворит царевны Софьи, князь Василий Васильевич Голицын. Царевна, номинально стоявшая ниже своих братьев, на деле фактически правила страной, но не единолично, а опираясь на советников из своего ближайшего окружения. В этом тесном кружке «близких» князь Василий, вне всякого сомнения, пользовался наибольшим влиянием.