Софья понимала, что сейчас решается ее судьба и судьба ее сестер и братьев, и действовала решительно. В день похорон Феодора, она, вопреки всем обычаям и приличиям, приняла участие в погребальном шествии, шагая за катафалком наравне с Петром. И не только это! Громко плача, царевна объявила, что царя Феодора отравили враги, и молила не губить ее с братом Иваном, а позволить им уехать за границу. «Брат наш, царь Федор, нечаянно отошел со света отравою от врагов, — причитала Софья. — Умилосердитесь, добрые люди, над нами, сиротами. Нет у нас ни батюшки, ни матушки, ни брата царя. Иван, наш брат, не избран на царство. Если мы чем перед вами или боярами провинились, отпустите нас живых в чужую землю к христианским королям…» Царица Наталья с малолетним царем, не достояв церковной службы, удалились в свои покои.

Сторонники Милославских тоже не дремали. Они подняли московских стрельцов, те 15 (25 мая) 1682 года явились к Кремлю с криками, что Нарышкины задушили царевича Ивана. Наталья Кирилловна, пытаясь успокоить их, вышла на Красное крыльцо вместе с патриархом, боярами, царем Петром и царевичем Иоанном. Однако это не усмирило восставших. Были убиты Артамон Матвеев и Михаил Долгоруков, два брата царицы и другие ее сторонники. Царица смогла спрятать царевичей в задних комнатах дворца, вероятнее всего, это стало одним из самых страшных воспоминаний юного Петра, в тот день он научился не доверять московским боярам и стал стремиться избегать их. Позже он жестоко отомстит стрельцам и своей сестре.

А пока стрельцы настаивали на том, чтобы оба царевича были провозглашены царями, а Софья — регентшей при них. «Нельзя ее обвинять в создании стрелецкого мятежа, но трудно было бы ждать от нее, чтобы она этим мятежом в своих видах не воспользовалась», — замечает биограф Софьи.

В конце концов, после множества убийств и бесчинств, которые совершали стрельцы, «добиваясь справедливости», нашли компромисс, который хотя бы на словах примирил обе враждующие партии. Царями провозгласили сыновей покойного государя от обоих браков — Ивана («старший» царь) и Петра («младший»).

Как регентша при малолетних братьях, Софья, «по многом отрицании, согласно прошению братии своей, великих государей, склоняясь к благословению святейшего патриарха и всего священного собора, призирая милостивно на челобитие бояр, думных людей и всего всенародного множества людей всяких чинов Московского государства, изволила восприять правление…». Царевна должна сидеть с боярами в палате, выслушивать доклады думных людей о государственных делах, и ее имя будет стоять во всех указах рядом с именами царей.

Равновесие, однако, оказалось неустойчивым: Наталья Кирилловна понимала, как выгодна была бы сторонникам Софьи смерть малолетних соправителей, и берегла их пуще собственного глаза. Неслучайно политические противники прозвали царицу «медведицей».

Регентша немедленно сформировала свой «кабинет министров», раздавая государственные посты своим приближенным: боярам князьям В. В. Голицыну, И. М. Милославскому, И. Б. Троекурову, В. С. Волынскому, И. Ф. Бутурлину, Н. И. Одоевскому, Ф. С. Урусову, окольничим И. П. Головнину, И. Ф. Волынскому, М. С. Пушкину, стольникам князю А.