Как только в Зимнем появились пленные заговорщики, он сам начал допрашивать их, взяв себе в помощники начальника штаба 1-й армии генерала К. Ф. Толя, так как все офицеры Санкт-Петербургского гарнизона входили в ее состав, и генерала В. В. Левашова, четыре года назад возглавлявшего Военный суд по делу о возмущении в Семеновском полку.
Одними из первых были приведены К. Ф. Рылеев, князь Е. П. Оболенский, князь С. П. Трубецкой. Оболенский к концу дня возглавил командование всеми силами мятежников, а Трубецкой, хотя и не явился на площадь, но накануне восстания был назначен диктатором. Первых арестованных Николай допрашивал до полудня 15 декабря, а затем приказал создать Особый комитет для следствия о тайных обществах, вскоре названный Следственной комиссией, в который вошли великий князь Михаил Павлович и еще девять генералов и генерал-адъютантов. Председателем же был назначен Военный министр А. И. Татищев.
30 мая 1826 года следствие было закончено и через день создан Верховный уголовный суд под председательством светлейшего князя П. В. Лопухина, состоявший более чем из шестидесяти членов, представлявших Сенат, Государственный совет и Синод. Перед судом предстал 121 декабрист. Окончательное решение о мере наказания преступников принимал Николай. Он смягчил первоначальный приговор Верховного суда, оставив смертную казнь пяти осужденным, вместо тридцати шести приговоренных судом. Остальные обвиняемые были осуждены к разным срокам заключения – вплоть до вечной каторги, – а большинство разжаловано в рядовые и разослано по отдаленным гарнизонам. Из солдат, участвовавших в восстании был создан сводный гвардейский полк двухбатальонного состава и уже в феврале 1826 года отправлен на границу с Персией, где вскоре началась война.
Утвердившись у власти, Николай должен был подумать и о коронации. Но прежде чем она произошла, было решено довести до конца процесс над декабристами. 13 июля 1826 года главные заговорщики – П. И. Пестель, К. Ф. Рылеев, П. Г. Каховский, М. П. Бестужев-Рюмин и С. И. Муравьев-Апостол – были повешены, а остальные остались в казематах, ожидая этапа в Сибирь.
После этого начались сборы к отъезду в Москву, и к середине августа вся августейшая фамилия прибыла в Первопрестольную.