Долгополов признал в бунтовщике императора Петра III и преподнес ему дары от сына-цесаревича; Пугачев также сделал вид, что узнал Долгополова. Купец напомнил главарю мятежников, что овес, который он поставил Петру III, остался неоплаченным. Речь шла о каких-то трех тысячах рублей, поэтому Пугачев заверил гостя: «Все получишь!» Позже Долгополов утверждал, что обещанные деньги от мятежника так и не получил, что противоречило показаниям Пугачева.
При подходе мятежной армии к Казани Долгополов был отпущен. Повидавшись с женой в конце июня 1774 года, он устремился в Петербург, задумав грандиозную аферу. Еще в Чебоксарах он написал письмо за подписью пугачевского помощника Перфильева и 342 яицких казаков, в котором предлагал осуществить поимку главаря мятежников.
В ночь на 18 июля Долгополов постучал в двери петербургской резиденции графа Григория Орлова. Назвался он яицким казаком Остафием Трифоновым «для того, чтобы больше поверили письму»…
Долгополов пытался разжалобить членов следственной комиссии рассказами о долгах и преследованиях кредиторов. Купец говорил, что немало натерпелся страха в обществе лютого душегуба Пугачева и постоянно боялся за собственную жизнь. В протоколе его допроса сделана следующая запись: «Долгополов, по его признанию, злого умысла против государства и Ея Величества никакого не имел и действовал совершенно самостоятельно».
Башкир Канзафар Усаев клялся на допросах, что всегда был верным слугой «Царю и Отечеству», а к мятежникам присоединился потому лишь, что поверил купцу Долгополову, признавшего в Пугачеве императора Петра III. В приговоре о наказании Пугачева и его сторонников можно прочесть следующие строки: «Ржевский же купец Долгополов, разными лжесоставленными вымыслами приводил простых и легкомысленных людей в вящее ослепление так, что Канзофер Усаев (мещерякский сотник), утвердясь больше на его уверениях, прилепился вторично к злодею. Долгополова велено высечь кнутом, поставив знаки и, вырвав ноздри, сослать на каторгу и содержать в оковах».
Долгополов понес наказание, определенное приговором, и отправился в Сибирь. Сведений о его дальнейшей жизни нет.