Софье отправили прямой запрос, чего ради она собирала ночью стрельцов. Она ответила, что эти войска должны были сопровождать ее в богомолье. В свою очередь, Софья послала к Петру князя Троекурова убеждать его вернуться, – царь наотрез отказался. Тогда царевна сама двинулась к Троице, думая уладить дело путем личного свидания с братом. Но послы Петра встретили ее и потребовали, чтобы она вернулась обратно, угрожая применить силу. Дорога от Воздвиженского, где находилась Софья, до Троицы лежит под огнем монастырских пушек; царевне оставалось только вернуться, горько жалуясь на свою неудачу оставшимся ей верными старым стрельцам. А в Москву уже явились сторонники Петра, требуя, чтобы им выдали приближенных Софьи. Особенную их ненависть вызывал начальник стрелецкого приказа Федор Шакловитый. Того же требовали у царевны и пока еще верные ей стрельцы, говоря о том, что пора прекратить смуту. Царевна отказалась выдать верного своего слугу и одного из лучших друзей, убеждая их, что злые люди хотят рассорить ее с братом и обвиняют Шакловитого из зависти к его безупречной службе. Она напомнила им, что управляла государством семь лет, приняв правление в смутное время, восстановила мир, поддерживала христианскую веру, защищала и укрепляла границы. Она поила их вином и водкой и умоляла остаться верными ей. Но стрельцы стали грозить ей мятежом. Обливаясь слезами, царевна поспешила приготовить Шакловитого к смерти; его причастили, и Софья своими руками отдала его стрельцам. Его отвезли к Петру, допрашивали, пытали, а позже отрубили голову.

7 сентября издан указ об исключении имени царевны Софии из титула. Молодые цари заточили бывшую регентшу в Новодевичий монастырь, казнив ее приближенных.

Софье напомнила о себе в 1698 году, во время необычайного для русских людей путешествия царя Петра за границу. По Москве пошли слухи, что царевна говорила, будто Петр I не является ее братом, что в Европе его подменили. Выведенные из терпения действительно тяжелыми условиями службы, четыре стрелецких полка на пути из Азова к западной границе возмутились, подстрекаемые сподвижниками Софьи. Но мятежников разгромили под Воскресенским монастырем. Царь Петр сам учинил допрос сестры, и та наотрез отказалась от всякого участия в мятеже. Легенда гласит, что, выходя из кельи Софьи, царь произнес с сожалением: «Умна, зла, могла бы быть правой рукой». Но даже если эта легенда правдива, то, несмотря на невольное уважение, выказанное сестре, Петр все равно повесил 195 человек под окнами Новодевичьего монастыря и не позволял снимать трупы на протяжении 5 месяцев.

Софью царь приказал постричь в монахини. Однако, и после этого, опасения Петра не успокоились, в монастыре постоянно находился отряд, который стерег «инокиню Сусанну», так теперь звали Софью. Князю Ромодановскому, которому вверили надзор за узницей, дали следующие указания: «Сестрам, кроме Светлой Недели и праздника Богородицына, который в июле живет (18 июля – Смоленской Богоматери), не ездить в монастырь в иные дни, кроме болезни. Со здоровьем посылать Степана Нарбекова, или сына его, или Матюшкиных; а иных, и баб, и девок, не посылать; а о приезде брать письмо у князя Федора Юрьевича. А в праздники быв не оставаться; а если останется – до другого праздника не выезжать и не пускать. А певчих в монастырь не пускать; поют и старицы хорошо, лишь бы вера была, а не так, что в церкви поют „спаси от бед“, а в паперти деньги на убийство дают».

Софья скончалась 3 (14) июля 1704 года и похоронена там, где провела остаток своих дней, – в Новодевичьем монастыре, а не в Воскресенском монастыре в Кремле, где лежали остальные московские царицы и царевны. Спустя почти 100 лет другая царица – Екатерина II – скажет о ней такие слова: «Когда посмотришь на дела, прошедшие через ее руки, то нельзя не признать, что она весьма способна была царствовать».