15 мая произошел так называемый стрелецкий бунт. Милославские дали знать утром этого дня в стрелецкие слободы, что изменники задушили царя Ивана. Стрельцов звали в Кремль. В боевом порядке выступили стрелецкие полки в Кремль, успели занять кремлевские ворота, прекратили сношения Кремля с остальным городом и подошли к дворцу. Во дворце собрались, услыша о приближении стрельцов, бояре, бывшие в Кремле, и патриарх. Из криков стрельцов они знали, зачем явилось стрелецкое войско, знали, что они считали царя Ивана убитым. Поэтому на дворцовом совете было решено показать стрельцам и Ивана, и Петра, чтобы сразу убедить их в полном отсутствии всякой измены и смуты во дворце. Царица Наталья вывела обоих братьев на Красное крыльцо, и стрельцы, вступив на разговор с самим Иваном, услышали от него, что «его никто не изводит, и жаловаться ему не на кого». Эти слова показали стрельцам, что они жертва чьего-то обмана, что изменников нет и истреблять некого. Старик Матвеев умелой и сдержанной речью успел успокоить стрельцов настолько, что они хотели разойтись. Но Михаил Юрьевич Долгорукий испортил дело. Будучи, после отца своего Юрия, вторым начальником Стрелецкого приказа и думая, что теперь стрельцы смирились совсем, он отнесся к толпе с бранью и грубо приказывал ей расходиться. Стрельцы, рассердясь и подстрекаемые людьми из партии Милославских, бросились на него, убили его и, опьяненные первым убийством, бросились во дворец искать других «изменников». Матвеева они схватили на глазах царицы Натальи и Петра (некоторые рассказывали, что даже выхватили из их рук) и рассекли на части; за Матвеевым были схвачены и убиты бояре князь Ромодановский, Аф. Кир. Нарышкин и другие лица. Особенно искали стрельцы ненавистного Милославским Ив. Кир. Нарышкина, способнейшего брата царицы, но не нашли, хотя обыскали весь дворец. Убийства совершались и вне дворца. В своем доме был убит князь Юрий Долгорукий. На улице схвачен и потом убит Ив. Макс. Языков, представитель третьей дворцовой партии. Над трупами убитых стрельцы ругались до позднего вечера и, оставив караул в Кремле, разошлись по домам.

16 мая возобновились сцены убийства. Стрельцы истребили всех тех, кого сторона Милославских считала изменниками. Но желаемого Ив. Кир. Нарышкина не нашли и в этот день – он искусно прятался во дворце. 17 мая утром стрельцы настоятельно потребовали его выдачи, как последнего уцелевшего изменника. Чтобы прекратить мятеж, во дворце нашли необходимым выдать Ивана Кирилловича. Он причастился и предался стрельцам, его пытали и убили. Этим окончился мятеж.