После смерти Елизаветы Петровны Петр III произвел графа С.Р. Воронцова в камер-юнкеры, что, возможно, было связано с тем, что фавориткой нового императора была сестра графа – Елизавета Романовна[30]. Но Семен Романович умоляет не делать из него придворного и перевести в гвардию. «С самого раннего детства я имел страсть и неодолимый порыв к военному ремеслу», – писал он в автобиографии [4].
В начале июня Петр III объявил о походе против Дании, в то же время П.А. Румянцев ждал приказа пройти через Мекленбургию и начать военные действия в Голштинии. С.Р. Воронцов, стремясь как можно быстрее принять участие в боевых действиях, вновь обратился с просьбой к императору отправить его «курьером к графу Румянцеву, чтобы «служить» при нем охотником до прибытия нашего полка» [5]. Государь одобрил рвение молодого поручика и за три дня до переворота издал соответствующий приказ.
28 июня 1762 года, в день переворота, Семен Романович Воронцов, получив приказание направиться к графу Румянцеву, намеревался утром выехать в Ораниенбаум, чтобы проститься с императором. Но, уже будучи готовым отправиться в дорогу, он узнает от одного из своих родственников, что императрица находится в Измайловском полку, что к ней бегут гвардейцы Семеновского полка, присягают ей и провозглашают государыней, и что, «без сомнения, совершился решительный и заранее подготовленный переворот» [6].
Узнав об измене, восемнадцатилетний С.Р. Воронцов приходит в ярость. Но он уверен, что Преображенский полк сумеет защитить внука Петра Великого. Прибыв в полк, он вместе с капитаном П.И. Измайловым обходит ряды гренадер, объясняя им, что следует хранить верность законному государю, которому они присягали, и что лучше «<…> умереть честно, верным подданным и воином, чем присоединиться к изменникам <…>. «Мы умрем за него!» – отвечали они <…>» [7].
Согласно плану С.Р. Воронцова и его друзей, полк, двигаясь колонною по Невскому проспекту, должен подойти к Казанскому собору, где находилась Екатерина, и при первом выстреле со стороны мятежников ударить в штыки, смять их и уничтожить. Сомнений в успехе не было, так как те «толпились в расстройстве, без рядов и линий, как мужики, собранные случайно и большею частью в пьяном виде; мы же были в стройном порядке» [8], – вспоминал граф. Он был уверен в своих солдатах и офицерах. Но, когда колонна полка начала выступление, в ее тылу появился премьер-майор полка князь Меншиков («преданный пьянству»), который воскликнул: «Виват Императрица Екатерина Алексеевна, наша Самодержица!» К возмущению юного графа, долго отсутствовавшего в столице и не вполне владевшего ситуацией, вся колонна гвардейцев повторила это восклицание. Тогда Воронцов принял решение плыть к Ораниенбауму, где находился император, и сопроводить его в армию великого военачальника П.А. Румянцева. Но сделать этого не успел, так как был арестован.