Гром грянул 15 мая 1682 года. Рано утром в Кремль с барабанным боем, с развернутыми знаменами, при полном вооружении и даже с пушками вошли все 19 московских стрелецких полков и выборный Бутырский солдатский полк. Наиболее подробное описание событий оставил Андрей Артамонович Матвеев, сын Артамона Сергеевича, позже – один из сподвижников Петра Великого. По его словам, стрельцы были возбуждены слухом, распущенным Милославскими, что Нарышкины (особенно обвинялся Иван Кириллович) убили царевича Ивана Алексеевича. Царица Наталья Кирилловна вывела на Красное крыльцо (точнее, на площадку на уровне второго этажа) царя сына Петра I и пасынка царевича Ивана Алексеевича. Некоторые стрельцы приставили лестницы, взобрались на них, чтобы лучше разглядеть царя, царицу и царевича, да еще спрашивали – подлинные ли то лица. Когда сомнения рассеялись и царица с окружением надеялась на то, что служивые успокоятся, случилось невообразимое. К стрельцам пошли несколько бояр, в том числе А. С. Матвеев и глава Стрелецкого приказа князь М. Ю. Долгорукий. Долгорукий, старший стрелецкий начальник, начал грубо бранить подчиненных. Однако они его ненавидели и, будучи в крайне ожесточенном состоянии, убили князя. Матвеев успел взбежать на крыльцо и взял царя Петра и царевича Ивана под руки, надеясь, что в этом его защита. Но стрельцы последовали за ним, буквально вырвали его из августейших рук и тут же растерзали. Опьянев от крови, да и будучи изрядно навеселе, стрельцы ворвались в дворцовые покои и начали обыскивать и парадные, и личные апартаменты, надеясь найти известных им лиц из партии Нарышкиных. Наталья Кирилловна «с ужасом и плачем горьким», с сыном, царем Петром, ушла в Грановитую палату. В тот день стрельцы убили также родного брата Натальи Афанасия Кирилловича и двух троюродных братьев, В. Ф. и И. Ф. Нарышкиных, а также нескольких сторонников этой партии.

Однако стрельцам было мало: они требовали выдать им Ивана Кирилловича Нарышкина. 16 мая удалось оттянуть расправу. Иван Кириллович вместе с отцом. Кириллом Полуэктовичем, несколькими родственниками Нарышкиными, а также с Андреем Артамоновичем Матвеевым скрывались сначала в комнатах маленькой дочери царицы Натальи – царевны Натальи Алексеевны. Потом их перевели благодаря «любовному союзу» царицы Натальи с другой вдовствующей царицей, Марфой Матвеевной, в «дальние деревянные комнаты» последней. Прячущиеся даже решили подстричь покороче волосы «ради безопасной предосторожности, к непознанию их». Но 17 мая стрельцы явились снова и в ультимативной форме опять потребовали выдать им Ивана Нарышкина, обещая, что на этом они успокоятся. Запуганные бояре стали просить Наталью Кирилловну пожертвовать братом, а царевна Софья Алексеевна резко заявила, что выдачи Ивана Кирилловича «избыть невозможно», так лучше пойти на это и отвратить беду от себя. Иван Нарышкин был приведен в церковь, причастился, был соборован. Наталья Кирилловна вложила в руки брата образ Богоматери, как бы провожая его в последний путь. Он, как пишет А. А. Матвеев, принял мученическую кончину. В тот же день стрельцами был найден и убит боярин И. М. Языков. Стрельцы также потребовали постричь в монахи отца Натальи, Кирилла Полуэктовича, а других оставшихся в живых Нарышкиных и их сторонников отправили в ссылку.

Потрясение было очень сильным, особенно для десятилетнего царя Петра. Он запомнил это на всю жизнь. Случавшиеся у него позже приступы крайней жестокости объясняются негативным влиянием на детскую психику кровавых расправ 15–17 мая 1682 года. Между тем стрельцы, по наущению Милославских, потребовали, чтобы царевич Иван Алексеевич был также провозглашен царем. Теперь у России стало два царя – Иван V и Петр I, причем Ивана «нарекли» первым государем. Их опекуншей стала царевна Софья, с титулом Великой государыни. Тут уж падчерица могла не только на словах, а и на деле отыграться на ненавистной мачехе. Наталья Кирилловна теряет какое бы то ни было влияние на государственные дела.