Командир 3-го корпуса, генерал Рот, немедленно двинул против мятежников войска и окружил их со всех сторон. 3-го января завязался бой мятежников с гусарами иконной артиллерией под командованием генерал-майора, барона Гейсмара. После нескольких выстрелов из орудий Сергей Муравьев-Апостол решился прекратить неравный бой и начал махать белым платком, но упал пораженный картечью. Когда он очнулся, то увидел себя и отряд свой в плену. Месте с ним захвачен был брат его, отставной подполковник Матвей Муравьева-Апостол; младший брат после боя застрелился из пистолета.
Из рассказа Матвея Муравьева-Апостола:
«3-го января 1826-го г., на привале мы узнали, что кавалерийский отряд с конно-артиллерийской ротою загораживает путь в Трилесье. Всеобщая радость: конно-артиллерийскою ротою начальствовал полковник Пыхачев, член Тайного Союза. В 1860 г., жительствуя в Твери, я только тогда узнал, что Пыхачев, накануне того дня, когда его рота выступила против нас, был арестован. Мы снялись с привала, построились в ротные колонны и пошли далее. Местность оказалась самою невыгодною для пехоты, имеющей встретиться с кавалерией. Отряд, пушки в виду. Мы подвигаемся вперед. Раздается пушечный выстрел, за ним второй, ядро пролетело над головами. Мы все шли вперед. Открылась пальба картечью, у нас несколько человек пало, одни убитыми, другие ранеными, в числе первых начальник шестой мушкетерской роты, штабс-капитан Михаил Алексеевич Щепила. Тогда Сергей Иванович решился прекратить неравный бой и спасти свою команду от неминуемой погибели, и приказал поставить ружья в козлы. Солдаты, повинуясь ему, не понимали, с каким намерением начальник остановил их на походе. Сергей Иванович им сказал, что виноват перед ними, что, возбудив в них надежду на успех, он их обманул. Артиллеристам Сергей Иванович стал махать белым платком и тут же упал, пораженный картечью. Ипполит, полагая, что брат убит, застрелился из пистолета».
Из дневника сенатора П.Г.Дивова: «Разнеслась весть о восстании Черниговского полка, который причислен ко 2-й армии и стоит в Василькове, небольшом городке, в 35 верстах от Киева. Во-первых, полк не желал присягать императору Николаю под тем предлогом, что уже совершил присягу Константину, кроме того, он требовал Конституции и, наконец, провозгласил Славяно-русскую республику. Полк был усмирен силою оружия после упорного сражения; город Васильков разорен, многие жителя убиты мятежниками, и самих мятежников убито довольно много. В преступления обвиняют двух братьев Муравьевых-Апостолов, из коих один застрелился».
Неуспех мятежников на юге приписывали тому, что и у них не было вождя. Пестель еще 13 декабря был арестован и отправлен в Петербург. Пестель был республиканец, стоял за вооруженный военный переворот, за самые решительные действия, вплоть до цареубийства, но принять участие в вооруженном мятеже ему не пришлось.
Первое известие о мятеже Черниговского пехотного полка государь император получил 5-го января и немедленно сообщил об этом в письме к цесаревичу Константину Павловичу. В том же письме государь препоручил ему начальство над 3-м пехотным корпусов и уполномочивал его принять все меры, к недопущению распространения мятежа. Император выразил только одно желание, чтобы цесаревич ввел войска польской армии в Россию лишь в крайнем случае, а действовал бы против мятежников с подчиненными ему Литовским и 3-м корпусами. 8-го января получено было донесение от главнокомандующего перовой армией графа Сакена, что возмущение Черниговского полка полностью прекращено.
В середине января были опубликованы донесения командующего 3-м пехотным корпусом Л. О. Рота и приказ начальника Главного штаба И. И. Дибича о возмущении в Черниговском пехотном полку, в которых были поименованы «главные злоумышленники»: И. И., М. И. и С. И. Муравьевы-Апостолы, В. Н. Соловьев, А. А. Быстрицкий, М. П. Бестужев-Рюмин, А. Д. Кузьмин, М. А. Щепилло.
Ближайшее расследование заговора на юге открыло след сношений и переговоров между членами русских тайных обществ и представителями подобных же обществ, существовавших в Польше. Пестель и Бестужев-Рюмин не замедлили выдать своих польских собратьев. В этой связи, учрежден был в Варшаве следственный комитет для открытия тайных обществ существовавших, как в царстве Польском, так и в областях, от прежней Польши к империи присоединенных. Комитет состоял из десяти членов, пяти русских и пяти польских. Поляки были возмущены и огорчены, что между их соотечественниками могли встретиться такие лица, которые вступили в прямые сношения с мятежниками в России; вновь созданный комитет прилагал все усилия, чтобы открыть их всех.