Як тільки Пугачов прибув до цієї столиці, почався суд над ним з усіма можливими формальностями та напоказ; спеціальній комісії Сенату було наказано брати участь у ньому та бути присутньою на всіх його детальних розслідуваннях. Там він признався, що він донський козак; він назвав місце свого народження; його впізнали не тільки родичі, а й колишні товариші по зброї; і після найсуворішого дослідження його життя не було доведено ані те, що його повстання було спровоковано будь-якою іноземною державою, ані те, що він уклав договори з незалежними державами, як згадується в історичному романі на його ім’я; хоча все це могло б статися, якби повстання тривало. Імператриця заборонила застосовувати до нього тортури, як передбачалося спочатку; або через милосердя, або через страх перед якоюсь кровною реакцією, яка могла б наразити імперію на небезпечні хвилювання. Кажуть, що імператриця Катерина таємно відвідувала його переодягненою, у присутності свого коханця.
Пугачов добровільно зізнався перед своєю смертю, що його велика схожість з Петром III у поєднанні з клерикальними інтригами були справжньою причиною його повстання, в якому він, безсумнівно, досяг би успіху, якби його лейтенанти виконували його накази і якби він не мав полковника Міхельсона своїм головним супротивником. Вище названа схожість злощасного Петра III. і Пугачов був не такий, як іноді зустрічається між близнюками; але в усякому разі це була разюча схожість, хоча обличчя Пугачова було похмурим, а його статура незрівнянно бадьорішою. Пугачов був засуджений до четвертування живим; відрубати йому руки, ноги і голову і залишити на ешафоті, тіло спалити, а попіл розвіяти за вітром.
До останньої миті він сподівався на пощаду, враховуючи сміливість, якою, безперечно, володів; але коли вся надія на життя зникла, він повністю втратив, кажуть, той дух і шалену енергію, які зробили його таким прославленим: він навіть з’явився таким боязким і охопленим жахом у своїй темниці, що було необхідно підняти його, щоб він не знепритомнів, і щоб він міг чітко почути кожне слово свого вироку, до якого він був зобов’язаний прислухатися.