Довершили успех дела уговоры Ефросиньи. В первых числах октября царевич отправил родителю письмо, в котором раскаивался в своих поступках и просил прощения. Царевича ввели в Большой зал Кремлевского дворца как преступника, без шпаги. Приблизившись к царю, он вручил ему признание вины своей и со слезами на глазах бросился отцу в ноги. Государь отдал бумаги вице-канцлеру П. П. Шафирову и, подняв сына, спросил, чего он хочет. „Милости и живота!“ — отвечал царевич, и Петр обещал ему все это при условии, что тот выдаст сообщников.
Царевич отрекся от престола в пользу сводного брата своего, а потом все отправились в Успенский собор, где Алексей перед крестом и Евангелием поклялся „воле родительской во всем повиноваться и того наследства никогда ни в какое время не искать, и не желать, и не принимать ни под каким предлогом“. На другой день царевич получил текст семи вопросов, составленных собственноручно царем, на которые должен был ответить, ничего не утаивая, а то обещанное царем прощение может быть отменено.
Четыре дня он писал длинную, бессвязную историю своей жизни, к уже названным прежде А. Кикину и И. Афанасьеву примешал всех, с кем когда-либо говорил о своих отношениях с отцом, и все-де они учили его не любить батюшку. Лишь одно лицо царевич старался обелить и выгородить — Ефросинью.
В Москве и Санкт-Петербурге начались аресты, названных царевичем лиц брали ночью и сразу же заковывали в кандалы и ошейник. С дыбы и с кнута добывали у них имена единомышленников, пособников и свидетелей.
Давно уже застенки Преображенского приказа не видели такого скопления арестантов, и царь Петр удовлетворенно кивал: вот они, изменники, попались наконец-то!
Все месяцы, пока шел розыск, царевич так напивался, что в народе пошел слух, будто он помешался. Ни единым словом он ни за кого не вступился и только благодарно смотрел на отца за то, что его самого оставили в живых. Наказав виновных по суздальскому делу, Петр I весной 1718 года повелел царевича и тех, кто еще не был допрошен по вновь открывшимся на них подозрениям, перевезти в Санкт-Петербург и произвести над ними суд.
В вещах Ефросиньи нашли черновики писем Алексея к Сенату и духовенству, а на розыске она показала: „Царевич из Неаполя цесарю жалобы на отца писал многажды… и наследства он, царевич, весьма желал и постричься отнюдь не хотел. Показала она и то, что царицу Екатерину с сыном предполагалось отправить туда, где находилась прежняя царица, которую следует вернуть в Москву“.
