Следствие над царевичем и розыск по делу о его матери Евдокии были масштабными мероприятиями. В Москву собрались и двор, и сенаторы, и высшее духовенство, и генералитет. В состав суда было назначено 127 человек. На первой встрече царя с беглым сыном царевич умолял о прощении и о даровании ему жизни. Царь же потребовал отречения, на что царевич тут же согласился и подписал присягу новому наследнику (Петру Петровичу).
Получив от сына сведения о сообщниках, Петр возглавил следствие. Сразу же было взято под стражу 50 человек. Среди них были А. В. Кикин, И. Афанасьев, сенатор М. Самарин, шурин царя по первой жене А. Ф. Лопухин, сибирский царевич Василий, брат адмирала Ф. М. Апраксина П. М. Апраксин, князь В. В. Долгорукий и много других известных стране лиц. Допросы и пытки выявили, что Алексей открыл отцу едва ли половину своих замыслов. Тут же в Москве произведены были первые казни. Кикина колесовали, при этом руки и ноги отрубали в замедленном темпе, голову водрузили на кол.
18 марта весь двор отправился в Петербург. Там были продолжены следствие и суд. Причем теперь уже все дело было передано, как пожелал сам Петр, в руки «вернолюбивых господ министров, Сената и стана воинского и гражданского». Поступая так, Петр был предельно честным и проявлял величайшее мужество: «Я с клятвою суда Божия письменно обещал оному своему сыну прощение… ежели истину скажет, хотя он сие и нарушил…» Обращаясь к духовенству, Петр сказал: «Смотрите, как зачерствело его сердце… Соберитесь после моего ухода, вопросите свою совесть, право и справедливость, и представьте… ваше мнение о наказании… Я прошу вас не обращать внимания ни на личность, ни на общественное положение виновного… и произнести ваш приговор над ним по совести и законам. Но вместе с тем я прошу также, чтоб приговор ваш был умерен и милосерд…» 14 июня царевича перевели в Петропавловскую крепость. Начались средневековые жестокие пытки. На первом допросе был отец, а также А. Д. Меншиков, Я. Ф. Долгорукий, Ф. М. Апраксин, П. А. Толстой, П. П. Шафиров и др. Царевичу дали 25 ударов. Экзекуция длилась один час. Спустя 10 дней был объявлен приговор, скрепленный 127 подписями: царевич достоин смерти и как сын и как подданный. Церковные же иерархи от категоричности уклонились. Однако приговор не был приведен в исполнение. Несчастный царевич, не выдержав пыток и стресса, умер 26 июня «пополудни в 7-м часу».
Так завершилась великая трагедия царя-преобразователя, положившего на алтарь Отечества всего себя, без малейшего остатка, не остановившегося даже перед нетленными отношениями отцовства.
Суздальский розыск подтвердил догадки царя о связях петербургских сторонников царевича с окружением его матери, хотя причастность самой Евдокии доказана не была. Главный грех бывшей царицы — блуд с неким капитаном Степаном Гле-бовым, был доказан неопровержимо, ибо в нем сознались оба. Глебова посадили на кол. Бывшую царицу на этот раз по-настоящему сделали монахиней, сослав в Ново-Ладожский монастырь под строгий надзор петербургского губернатора А. Д. Меншикова. Оттуда она была освобождена лишь при царствующем внуке Петре II в 1727 г.
