В конце августа из-за границы спешно вернулся царь Петр. Сразу же по приезду он распорядился свезти арестованных стрельцов в Москву для нового следствия. Государь негодовал на чрезмерную мягкость и поспешность боярских приговоров и на одной из пирушек в ярости набросился со шпагой в руке на боярина А.С.Шеина. К середине сентября в столицу доставили первую группу из 164 человек. Главных зачинщиков Петр повелел распределить по дворам знати для особо тщательной охраны. Сановным «тюремщикам» предписывалось «держать их окованых на чепах, на ногах кандалы, заклепав наглухо, на руках железы. А быть у тех стрельцов на карауле по два человека солдат, да из лутчих своих людей по три человека, кому мочно верить. И смотреть им боярам и окольничим и думным людем над теми караульными солд атами и над своими людьми накрепко с великим береже-нием, чтоб они не ушли или какова над собою дурна не учинили. А поить их и кормить надсматривать и ествы и питие надкушивая, чтоб в питье и в естве для отравы какова зелья не положить».
Повторный кровавый розыск, который возглавил лично государь, начался в Преображенском 17 сентября. Первые же допросы с применением самых изощренных пыток дали нужные результаты. Наиболее важным д\я царя стало признание В.Зорина о желании стрельцов видеть на царстве государыню Софью Алексеевну. Основываясь на показаниях Зорина и его товарищей, Петр написал пять вопросных «статей», по которым дознаватели должны были допрашивать остальных бунтовщиков. Стрельцов распределили по группам и разместили в десяти застенках. Вести дальнейшее следствие было поручено стольнику князю Ф.Ю.Ромодановскому, боярам: князю М.А.Черкасскому, князю И.Б.Троекурову, князю Б.А.Голицыну, князю В.Д.Долгорукому, князю П.И.Прозоровскому, Т.Н.Стрешневу, А.С.Шеину; окольничему князю Ю.Ф.Щербатому и думному дьяку Н.М.Зотову.
Согласно инструкции следователи, прежде всего, выясняли имена стрельцов, призывавших рубить бояр и иноземцев, а также просить царевну Софью вновь стать правительницей. Устанавливались возможные связи подследственных с политическими противниками Петра и, особенно, с членами царской семьи. Большинство стрельцов упорно стояло на том, что шли они в столицу ради свидания с семьями и челобитья о жалованье, и ни о каком бунте не помышляли. Некоторые ссылались на свое «малолетство» или говорили, что шли «за страхованием» от других стрельцов. Пятидесятник А.Маслов и некоторые другие признались по всем главным пунктам обвинения и сообщили о тайном послании Софьи стрельцам в Великие Луки. Эти показания дали материал для начала следствия среди приближенных царевен Софьи и Марфы Алексеевны. Были допрошены и сами государыни, но в своих связях с мятежными стрельцами они так и не признались.
В ходе «первого» большого розыска 19–22 сентября всего было допрошено более 300 человек. В 20-ых числах началась установка виселиц у всех городских ворот и в слободах бунтовавших полков. Лишая «изменников» какой либо надежды и вдохновляя палачей на «страшное побоище», 30 сентября Петр лично обезглавил в Преображенском пятерых стрельцов. Затем колонна телег, в которых по двое сидели приговоренные с зажженными свечами в руках, двинулась из подмосковного села к столице. У Покровских ворот в присутствии государя, придворных и иностранных послов народу зачитали указ о винах и наказании стрельцов. В то г же день 112 человек были повешены у 10 ворот Белого города, 36 — в Замоскворечье, у трех городских ворот, еще 48 человек — у съезжих полковых изб. 100 малолетних стрельцов, от 15 до 20 лет, были биты кнутом и после клеймения в правую щеку разосланы в дальние города.
Пока шел «первый» большой розыск, в Москву свозились все новые и новые группы участников восстания. Предрекая их судьбу, Петр говорил своим приближенным: «А смерти они достойны и за одну противность, что забунтовали и бились против большого полку». 11 октября, без какого либо следствия, были казнены 144 стрельца. Их вешали на двойных виселицах в тех же местах, рядом с товарищами, казненными ранее. На следующий день начался еще более ужасный «второй» большой розыск, продлившийся до 15 октября. Параллельно с допросами и пьггками, производившимися в 14 застенках, по всему городу продолжались казни бунтовщиков. 12–13 октября было казнено 346 стрельцов, из которых 147 человек «вершили» у стен Новодевичьего монастыря, где в виде четырехугольника были установлены 30 виселиц. Троих стрельцов повесили возле самых окон кельи царевны Софьи, и долгое время их тела с челобитными в окоченевших руках раскачивались на глазах инокини Сусанны.
После трехдневного отдыха от кровавой «потехи», чередовавшейся с веселыми пирами и дружескими попойками, 17 октября Петр распорядился провести очередные показательные казни. Своим приближенным и собутыльникам государь повелел лично рубить головы мятежникам. Воеводе Новгородского полка князю М.Г.Ромодановскому было предложено казнить по одному стрельцу от каждого бунтовавшего полка. Князь Б.А.Голицын, не имея опыта в подобных да\ах, только покалечил сною жертву. Добил несчастного любимец Петра, Алексашка Меньшиков, который позднее похвалялся, что своею рукою обезглавил 20 человек. Только иностранные офицеры нашли в себе мужество отказаться от сомнительной царской «милости».