Усиление роли полковых командиров привело к тому, что те стали злоупотреблять своей властью, посылали стрельцов на разного рода личные работы — на свои огороды, строительство хором. В последние месяцы правления Федора стрельцам стали задерживать жалованье, так как в связи с Чигиринскими походами казна была пуста. Те же деньги, которые время от времени выдавали стрельцам, полковники утаивали и выплачивали солдатам лишь частично. Стрельцы посылали царю челобитную за челобитной, но все оставалось по-прежнему. Более того, руководитель Стрелецкого приказа князь Долгоруков велел схватить одного из челобитчиков и высечь кнутом. Это привело стрельцов в ярость. Они бросились на приказных людей и отбили своего товарища. Напряжение нарастало. Увольнение нескольких полковников лишь ободрило стрельцов. Всю вину за создавшееся положение они возлагали на людей, близких к покойному царю. Этим-то и решили воспользоваться царевна Софья и её сторонники.
Их люди стали появляться в стрелецких полках, раздавать деньги и щедрые обещания. Стрельцы начали собираться по казацкому обычаю в круги, перестали подчиняться своим командирам, кричали: «Не хотим, чтоб нами управляли Нарышкины и Матвеев, мы им всем шею свернем!»
В очередную годовщину гибели царевича Дмитрия, 15 мая 1682 г., в Угличе стрелецкие полки начали мятеж. Утром среди них разнесся слух, что Нарышкины убили царевича Ивана. В стрелецких полках ударили в набат. С барабанным боем, развернутыми знаменами, боевыми порядками с ружьями, бердышами, пушками стрельцы двинулись в Кремль. Они смяли охрану и прорвались к царскому дворцу.
Навстречу им на крыльцо вышла царица Наталья Кирилловна Нарышкина с Петром и живым и невредимым Иваном. Стрельцы смутились, но лишь на мгновение. Из толпы послышались крики, чтобы им выдали «изменников», т. е. тех, на кого им указывали заговорщики. Масла в огонь подлил сын стрелецкого начальника, один из руководителей Стрелецкого приказа Михаил Долгоруков. Он бранясь и с оголенной саблей накинулся на стрельцов, что привело их в ярость. Они бросились на крыльцо, отшвырнули в сторону царицу с прижавшимся к ней Петром, схватили Долгорукова и бросили его вниз на копья и бердыши своих товарищей. Военачальник был изрублен в куски. Тут же были убиты боярин А. С. Матвеев, князь М. А. Черкасский.
Стрельцы уже растеклись по кремлевским покоям. Под их ударами погибли братья Нарышкины, другие сторонники Петра. Стрельцы овладели Кремлем, бояре и приказные люди разбежались. Столица оказалась в руках восставших.
Мятеж прекратился 18 мая. Во главе Стрелецкого приказа по требованию стрельцов был поставлен их любимец, старый боевой воевода — князь Иван Андреевич Хованский.