7 мая в лагере правительственных войск под Кромами вспыхнул мятеж. На помощь мятежникам подошли войска самозванца. Некоторое число дворян и простых ратников бежало в Москву, остальные присягнули самозванцу. Первым делом Лжедмитрий распустил царское войско.
В середине мая 1605 г. Лжедмитрий прибыл в Орел. Там он учинил суд над теми воеводами, которые, попав в плен, отказались ему присягать. В тюрьму был отправлен и боярин И. И. Годунов. Затем самозванец двинулся к Москве. Его сопровождало около тысячи поляков и около двух тысяч запорожских казаков и конных русских ратников.
По приказу царя Федора Москва стала готовиться к обороне. На стенах Белого и Земляного города устанавливались пушки.
31 мая отряд казачьего атамана Корелы обошел заслоны правительственных войск на Оке в районе Серпухова и разбил лагерь в 10 верстах к северу от столицы, на Ярославской дороге. На следующий день посланцы самозванца дворяне Гаврила Пушкин и Наум Плещеев в сопровождении казаков проникли в Москву и собрали на Красной площади большую толпу. С Лобного места Пушкин зачитал грамоту самозванца, написанную на имя бояр Мстиславского, Василия и Дмитрия Шуйских и других, окольничих и граждан московских. Лжедмитрий напоминал в ней о присяге, данной его отцу, Ивану IV, о притеснениях, причиненных ему в молодости Борисом Годуновым, о своем чудесном спасении (в общих, неопределенных выражениях), прощал бояр, войско и народ за то, что они присягнули Годунову. В заключении Лжедмитрий обещал награды всем, кто его признает, и гнев божий и свой царский в случае сопротивления.
Народ взволновался. Бояре сообщили патриарху Иову о мятеже, тот умолял бояр выйти к народу и образумить его. Бояре вышли на Лобное место, но ничего не могли поделать. Толпа потребовала от князя Василия Шуйского сказать правду, точно ли он похоронил царевича Димитрия в Угличе? Шуйский ответил, что царевич спасся, а вместо него убит и похоронен попов сын. Ворота в Кремль не были заперты, толпа ворвалась туда и захватила царя Федора с матерью и сестрой. Их отправили в старый дом Бориса Годунова, где он жил, будучи боярином. К дому был приставлен крепкий караул. Другие толпы москвичей кинулись грабить дома Годуновых и их родственников, заодно были разбиты винные подвалы и кабаки. Началось повальное пьянство.
Получив известие о перевороте в Москве, Лжедмитрий 5 июня 1605 г. прибыл в Тулу. Там его встретили как царя. Лжедмитрий отправил обращение к Боярской думе с приказом выслать в Тулу князя Мстиславского и прочих главных бояр. По постановлению думы 3 июня в Тулу отправились князья Н. Р. Трубецкой, А. А. Телятевский и Н. П. Шереметев, а также думный дьяк Афанасий Власьев. Туда же отправились все Сабуровы и Вельяминовы, чтобы вымолить себе прощение Лжедмитрия. Петр Басманов, расположившийся в Серпухове, именем государя не пропустил родню Годунова в Тулу. Лжедмитрия привело в бешенство неподчинение главных бояр его приказу явиться в Тулу лично.
Из Тулы Отрепьев отправился в Серпухов. Там самозванец организовал несколько пышных пиров для своих приближенных и московских бояр. В промежутках между пирами Лжедмитрий вел напряженные переговоры с боярами.
Еще в Туле самозванец издал манифест о своем восшествии на престол. Рассчитывая на неосведомленность большинства жителей Московского государства, Отрепьев врал, что он-де был узнан патриархом Иовом, всем священным собором, Боярской думой и прочими чинами, как «прирожденный государь». 11 июня Лжедмитрий, будучи еще в Туле, на своей грамоте пометил: «Писана в Москве». Вместе с этим манифестом самозванец разослал по городам текст присяги. Это был сокращенный вариант присяги, составленной при воцарении Бориса Годунова и его сына Федора. Лжедмитрий использовал тот же прием, к которому прибегли Борис и его сын. Борис, сразу же после смерти царя Федора Ивановича, велел принести присягу на имя вдовы его царицы Ирины и на свое имя. Федор Борисович в своей присяге тоже поставил на первое место вдовую царицу — свою мать.
Во время пребывания в Польше и северских городах России Лжедмитрий ни разу не упомянул о своей матери Марии Нагой, заточенной в Горицком Воскресенском женском монастыре под именем инокини Марфы. Теперь ситуация изменилась. Отрепьев знал о ненависти инокини Марфы к Годуновым и поэтому рассчитывал на ее признание.
Самозванец велел разыскать Нагих. Нашли лишь отдаленного родственника Марии Нагой дворянина Семена Ивановича Шапкина, которого с эскортом экстренно направили в Горицкий монастырь.
После беседы с Шапкиным с глазу на глаз инокиня Марфа признала сына. Трудно сейчас установить, что больше повлияло на ее выбор — ненависть к Годуновым или нежелание быть отравленной или утопленной по дороге. В Горицком монастыре хорошо помнили судьбу княгини Ефросиньи Старицкой и великой княгини Юлиании, жены Юрия, родного брата Ивана Грозного.