Утром 29 июня гусары под командованием Алексея Орлова вошли в Петергоф, следом двинулись пехотные полки. В 11 часов здесь верхом появилась императрица, восторженно приветствуемая войсками. К тому времени император сам выразил намерение отречься от престола и в первом часу был привезен в Петергоф генералом Измайловым. Петра III поместили под домашний арест в дворцовый флигель. Здесь от перенесенных потрясений он упал в обморок. Один из главных заговорщиков граф Никита Иванович Панин вспоминал о свергнутом императоре: «… Я считаю несчастием всей моей жизни, что принужден был видеть его тогда. Я нашел его утопающим в слезах. Он бросился ко мне, пытаясь поймать мою руку, чтобы поцеловать её, любимица его бросилась на колени, испрашивая позволения остаться при нем. Пётр также только о том и просил…» Однако императорскую любовницу Елизавету Воронцову тотчас отправили в Москву, где срочно выдали замуж. Очевидно, убийство Петра III было задумано сразу же, и заговорщики спешили избавиться от опасного свидетеля, чтобы не брать лишнего греха на душу. Чтобы утешить и усыпить бдительность арестованного, ему позволили оставить скрипку, собаку и прислужника-арапчонка (как свидетель он опасности не представлял).
Вечером того же дня Петра под усиленным конвоем отправили в загородный дворец в Ропше. Слуги, сопровождавшие арестанта, не без оснований предупреждали его: «Батюшка наш! Она прикажет умертвить тебя!» Свергнутый император тоже начал испытывать определенную тревогу насчет своей дальнейшей участи. Он пытался уверить императрицу в своей полнейшей безобидности. Например, 30 июня Пётр писал Екатерине: «Ваше величество, можете быть во мне уверены: я не подумаю и не сделаю ничего против вашего царствования» – и просил ускорить свой отъезд «с назначенными лицами (Елизаветой Воронцовой) в Голштинию».
Но Екатерина II отпускать его не собиралась. И вот уже Алексей Орлов, вместе с несколькими офицерами экс-императора в Ропше, пишет императрице: «Матушка милостивая Государыня; здравствовать Вам мы все желаем… Урод наш очень занемог… Как бы сего дня или ночью не умер». Возможно, это попытка создать алиби на будущее, чтобы уверить общественность в будущей скоропостижной смерти Пётра III «от естественных причин». Не исключено, что первоначально бывшему императору думали дать яд, чтобы потом его тело без следов насилия можно было предъявить публике, в том числе и иноземным послам. Но случилось так, что Пётра убили иначе.