Добровольно лишившись патриаршества, Никон неоднократно пытался вмешаться в государственные и церковные дела, писал письма царю, а в 1662 году, в неделю Торжества Православия, во время богослужения в своем монастыре предал анафеме митрополита Крутицкого Питирима, местоблюстителя патриаршего престола. «Дело Никона» тянулось в общей сложности более восьми лет, к этому делу были подключены царь, бояре, многие архиереи и даже восточные патриархи. Наконец, в 1666 году в Москве был созван Собор с участием патриархов Александрийского Паисия и Антиохийского Макария. На этом Соборе царь и бывший патриарх впервые после восьми лет встретились друг с другом, однако уже не как друзья, а как противники. Никону были предложены вопросы, он отвечал на них уклончиво или заносчиво, оспаривая права восточных патриархов и называя еретическими греческие церковные каноны. После многодневных и мучительных прений с участием царя и восточных патриархов Никон был низложен, лишен священного сана и отправлен на покаяние в монастырь.
Имя патриарха Никона связано с одной из самых трагических страниц в истории Русской Церкви — возникновением раскола. Став патриархом, Никон продолжил «книжную справу», начатую еще его предшественниками, однако в исправлении богослужебных текстов и церковных обычаев пошел гораздо дальше. В частности, он требовал замены традиционного для Руси двоеперстия (крестного знамения с двумя сложенными перстами) троеперстием, в соответствии с современной ему греческой практикой. Против Никоновой реформы выступили протопопы Иоанн Неронов и Аввакум, которые пользовались популярностью в народе.
В 1654 году Никон созвал Собор, постановивший исправить богослужебные книги в соответствии с греческими и утвердивший троеперстие. Епископ Коломенский Павел пытался было возражать, но Никон низверг его с кафедры и подверг тяжкому телесному наказанию, в результате которого тот сошел с ума. В 1655 году, когда в Москве находились патриархи Антиохийский и Сербский, в которых Никон стремился найти союзников делу богослужебной реформы, после литургии в день Торжества Православия Никон начал собственноручно, на глазах у изумленного царя и народа, уничтожать иконы, написанные по западным образцам, бросая их об пол. Эти действия Никона противниками реформ были расценены как кощунственные, лидеры раскола увидели в Никоне антихриста. Клятвы (проклятия) на старые обряды, наложенные Московским Собором 1656 года, в котором участвовали патриархи Антиохийский и Московский, не воспрепятствовали, а, наоборот, способствовали дальнейшему распространению старообрядчества. Раскол не прекратился и после ухода Никона с патриаршества, и даже после его низложения, поскольку Большой Московский Собор 1667 года, последовавший за низложением Никона, оставил в силе клятвы на старые обряды и одобрил проведенную Никоном реформу.
Одним из оплотов старообрядчества на некоторое время стал Соловецкий монастырь. Еще в 1658 году его настоятель архимандрит Илия устроил в монастыре Собор, который отверг новопечатные книги. После того как в 1667 году монахи отвергли также и деяния Собора 1666 года, Алексей Михайлович послал на Соловки войска для усмирения бунта. Осада монастыря длилась восемь лет и вошла в историю старообрядчества как «Соловецкое стояние» — подвиг стояния за веру и старые обряды. В ходе осады большинство иноков погибло от голода и болезней, оставшиеся были истреблены. В 1676 году, вскоре после победы над раскольниками, царь Алексей Михайлович скончался, и старообрядцы увидели в этом кару Божию. С этого времени старообрядцы встали в оппозицию государственной власти, которая подвергала их жестоким гонениям. Протопоп Аввакум, ставший символом сопротивления «никонианству», вместе с другими лидерами старообрядчества был в 1681 году заживо сожжен в дровяном срубе. Старообрядцы ответили на эту казнь массовыми самосожжениями.
В XVIII–XIX веках старообрядчество, несмотря на репрессии со стороны государства, распространилось по всей России и вышло за ее пределы. Старообрядчество распалось на множество толков, или «согласий», из которых основными в настоящее время являются поповцы и беспоповцы — первые имеют церковную иерархию и священство, вторые не имеют. В 1971 году Поместный Собор Русской Православной Церкви отменил наложенные Соборами 1656 и 1667 годов клятвы на старые обряды, подчеркнув, что «спасительному значению обрядов не противоречит многообразие их внешнего выражения, которое всегда было присуще древней неразделенной Христовой Церкви и которое не являлось в ней камнем преткновения и источником разделения». Печальное разделение, однако, сохраняется до сего дня.