На следующий же день началось следствие. В одном из царских покоев Сергиево-Троицкого монастыря изготовлена была допросная камера с обычными принадлежностями следственного процесса. Допросы должны были производиться, как они уже производились несколько дней, с самого начала перебежки стрельцов, доверенными лицами петровской партии, между которыми выделялись в особенности князь Борис Алексеевич Голицын, боярин Борис Васильевич Бутурлин, боярин Тихон Никитич Стрешнев, Федор Абрамович Лопухин и князь Иван Борисович Троекуров. Большею частью при допросах присутствовал сам Петр, к крайнему неудовольствию Бориса Алексеевича.
— Никто в своем деле не судья, — не раз говаривал он молодому царю, — и не след юноше мешать старикам.
Но возбужденное состояние увлекало Петра и заставляло его принимать личное участие в допросах.
Главная обязанность производства допросов лежала на князе Троекурове, как человеке опытном в таком деле, рассудительном и умеющем выслеживать истину в разноречивых и неопределенных показаниях.
Утром 7 сентября в следственную камеру ввели связанного Федора Леонтьича и поставили перед боярами, сидевшими за столом, на этот раз без участия Петра. Трудно было узнать в этом изможденном, всклокоченном и грязном оборванце красивого, стройного дьяка; только и напоминали его большие темные блестевшие глаза, казавшиеся еще больше от осунувшихся щек.
После обычного увещевания говорить правду, ничего не скрывать и не покрывать никого, кто бы ни были виновные, так как только чистосердечное и полное раскаяние и раскрытие всех обстоятельств могут преклонить к милости государя, князь Троекуров поставил первым вопрос: «С какой целью днем и в ночь на 8 августа собрано было в Кремле такое большое количество вооруженных стрельцов?»
На этот вопрос Шакловитый отвечал, что стрельцов собирали и прежде для охраны, из опаски озорства потешных конюхов, на которых поступали многие жалобы, и что 7 августа наряжено было в Кремль сто стрельцов для сопровождения царевны в поход в Донской монастырь. Когда же нашлось на Верху письмо, объявлявшее об умысле потешных напасть на дворцовые хоромы в ночь на 8 августа, то царевна в поход не пошла, а приказала стрельцов оставить в Кремле и на ночь.
На второй же вопрос: «С какой целью собирались стрельцы на Лубянке и посылались разведчики к Преображенскому?» — Федор Леонтьич заперся, отрицая положительно сбор стрельцов, посылку лазутчиков и всякую мысль о нападении на Преображенское. Точно так же он отрекся и от подговоров убить царицу Наталью Кирилловну и царя Петра. Только в одном сознался он, именно в том, что года за два по приказу царевны разузнавал у стрельцов, согласны ли они будут на венчание ее царским венцом, но что и эту мысль он покинул, оставив челобитную у себя, никому, кроме двух или трех лиц, ее не читая.
Для очной ставки позваны были изветчики-стрельцы. Из них Филипп Сапогов упорно уличал своего бывшего начальника в нередком подговоре его убить царя Петра и Наталью Кирилловну, Кузьма Чермный и Обросим Петров — в подговоре стрельцов зажечь Преображенское и в пожарной суматохе убить Наталью Кирилловну, а денщики Турка и Троицкий — в постоянном возбуждении неудовольствия между стрельцами против нарышкинского двора. На все эти улики Шакловитый твердил одно: «Знать не знаю, ведать не ведаю, ничего не мыслил, ничего не приказывал».
По окончании очных ставок подсудимых отвели на монастырский воловий двор, где находился застенок. Здесь, в виду орудий пытки, в присутствии тех же бояр, за исключением князя Бориса Алексеича, вообще не одобрявшего употребления пыток, произведен был новый допрос. Шакловитый показал: помнится, будто слова «зажечь в Преображенском» говорил, но без умысла на жизнь великого государя, про царицу же Наталью Кирилловну, может, и говорил, но только норовя стрельцам или для утешки царевны Софьи Алексеевны, когда та печалилась.
Подвергли пыточным допросам сначала изветчиков Обросима Петрова и Кузьму Чермного, подтвердивших слово в слово свои прежние показания, а потом подняли на дыбу и Федора Леонтьича, причем ему дано пятнадцать ударов