После скорого суда началось рассмотрение дела в Правительствующем сенате. Оно слушалось там 31 июля, 1 и 7 августа 1790 года. Сенат не мог сказать по делу ничего нового – в вынесенном определении пришлось почти дословно повторить приговор Палаты уголовного суда, переставив лишь некоторые фразы. Сенат подтвердил приговор суда о лишении Радищева чинов, дворянства, ордена и о назначении ему наказания в виде смертной казни. Определение Сената было направлено на Высочайшую конфирмацию, то есть на утверждение императрицы. 11 августа ей доложили о деле Радищева. По свидетельству ее секретаря Храповицкого, она приказала рассмотреть это дело еще и в Императорском совете. 19 августа Совет вынес краткое решение, опять-таки ничего не изменив ни в приговоре суда, ни в определении Сената.
Так в деле Радищева была поставлена последняя официальная точка. Решение Совета поступило к Екатерине II, и 4 сентября она подписала указ Сенату об окончательном решении по делу. В нем указывалось: «…последуя правилам Нашим, чтоб соединять правосудие с милосердием для всеобщей радости, которую верные подданные Наши разделяют с Нами в настоящее время, когда Всевышний увенчал Наши неусыпные труды во благо империи, от Него нам вверенной вожделенным миром с Швецией, освобождаем его от лишения живота и повелеваем вместо того, отобрав у него чины, знаки ордена Святого Владимира и дворянское достоинство, сослать его в Сибирь в Илимский острог на десятилетнее безысходное пребывание. Имение же его, буде у него есть, оставить в пользу детей его, которых отдать на попечение деда их».
Родственникам Радищева о решении императрицы стало известно из уст подполковника Горемыкина – того самого, который арестовал писателя. Елизавета Васильевна, столь много сделавшая для него и его детей, узнав о приговоре, разрыдалась. Спустя некоторое время эта мужественная женщина последует за Радищевым в Сибирь вместе с его детьми, Катей и Павлом. Там она станет его женой, разделит с ним все тяготы изгнания и умрет в дороге, при возвращении Радищева из ссылки.
8 сентября 1790 года Радищева доставили в губернское правление и официально объявили о ссылке в Илимский острог, находившийся недалеко от Иркутска. Писателя заковали в цепи и под «крепчайшей стражею» отправили в Сибирь. Александру Николаевичу не дали даже проститься с родными. Друг и благодетель граф А. Р. Воронцов, желая хоть как-то облегчить участь Радищева, выделил триста рублей для покупки ему всего необходимого, но даже он не знал точной даты отправления. Когда ему стало известно, что писателя, закованного в ручные и ножные кандалы, отправили в Сибирь без теплой одежды, лишь накинув на него «гнусную нагольную шубу», взятую у какого-то солдата, возмущению его не было предела. Благодаря активному вмешательству Воронцова вдогонку арестанту был отправлен курьер с повелением императрицы снять у Радищева оковы с ног. Поскольку путь арестанта лежал через Тверь, Воронцов написал письмо губернатору Осипову, прося его оказать писателю всяческую помощь, и выслал деньги на покупку теплых вещей. Осипов выполнил просьбу Воронцова, но 2 октября 1790 года сообщил графу, что, по имеющимся у него сведениям, Радищев довезен до Москвы в «весьма слабом здоровье».