Беспорядочной жизнью и кутежами заговорщики отводили от себя всякие подозрения; но брожение среди солдат не могло долго быть скрытым. Летом 1762 г. Петр держал себя так, что Екатерина должна была со дня на день ждать погибели, и поэтому заговорщики готовы были действовать, но не решались начать сами. Приближалось время именин Петра, и этот день Петр, живший в Ораниенбауме, желал провести у Екатерины в Петергофе. Ждали, что 29 июня он и решит участь своей жены. Между тем 27 июня болтливый солдат, слышавший, что Екатерина в опасности, выдал тайну заговора постороннему офицеру. Это повело к аресту Пассека; боясь открытия всего заговора, заговорщики решились действовать не медля и 28 июня удачно совершили переворот. Вот как он произошел.
Екатерина в последнее время жила уединенно в Петергофе и проводила очень беспокойные дни, ожидая развязки задуманного предприятия. Впрочем, она регулярно получала известия о положении дел в лагере союзников и в лагере неприятелей. Под предлогом очистки всех комнат дворца для императора, который собирался приехать сюда со свитой, императрица поселилась в отдаленном углу петергофского сада, в павильоне, носившем название Мон-Плезир. Таким образом она избавилась от надзора часовых, приобрела больше свободы в образе жизни и легко могла направить путь в Петербург, чтобы там сесть на престол, или же искать спасения за границей.
В этом павильоне, 28 июня, рано поутру Екатерину будят следующие слова: «Ваше Величество, вставайте, нельзя терять ни одной минуты». Она открывает глаза и видит перед собой старшего Орлова. На вопрос ее Алексей Орлов отвечал только многозначительной фразой: «Пассек арестован», — и вышел из комнаты. Несколько минут спустя он воротился, императрица уже успела кое-как одеться. Она села в экипаж Орлова, рядом с нею поместилась камер-фрау, позади стал камердинер Шкурин (впоследствии тайный советник). Орлов погнал лошадей во весь опор. На полдороге лошади стали от усталости, и путники очутились в крайнем затруднении. Сначала их выручает из опасности проезжавшая мимо крестьянская телега, а потом они увидели коляску, быстро приближавшуюся им навстречу. В ней сидели Григорий Орлов с князем Барятинским. «Все готово», — кричит Орлов. Барятинский уступил свое место Екатерине, и в седьмом часу утра она достигла казарм Измайловского полка, которые служили предместьем столицы.
Измайловский полк был, очевидно, предупрежден, таккак солдаты успели взять из кладовых мундиры старой (елизаветинской) формы, и часть полка быстро выстроилась. Екатерина обращается к солдатам с энергичной речью, прося у них защиты от своих неприятелей, которые покушаются на ее собственную жизнь и на жизнь ее сына. Солдаты клянутся умереть за императрицу и бросаются целовать ее ноги, руки и платье. В это время офицеры приводят остальных измайловцев, является полковой священник с крестом, и весь полк присягает Екатерине II. Она садится опять в коляску и едет к казармам Семеновского полка. Выйдя к ней навстречу, семеновцы кричат «ура» и присоединяются к Екатерине. С таким же энтузиазмом примыкают к ней Преображенский полк и конная гвардия. Государыня посылает отряд арестовать начальника конных гвардейцев принца Жоржа и вместе с тем предохранить его от возможных оскорблений. Орловы спешат после того к артиллеристам и уговаривают их последовать примеру гвардии, но солдаты хотят узнать прежде мнение своего начальника. Генерал Вильбуа несколько минут колеблется, однако уступает, и артиллерия также переходит на сторону Екатерины.
Между тем на место действия прибывают: гетман Разумовский, Н. И. Панин, князь Волконский, И. И. Шувалов и многие другие вельможи, которые присоединяются к свите императрицы. Окруженная войском и народом, она отправляется в Казанский собор; здесь ее встречают архиепископ новгородский и высшее духовенство. Пропели благодарственный молебен и торжественно провозгласили Екатерину самодержавнейшей императрицей всея России, а великого князя Павла Петровича — наследником престола. Из собора государыня поехала в новый Зимний дворец, достроенный Петром III, где уже собирались для принесения присяги Сенат и Синод. Немедленно приняты и необходимые меры предосторожности: подступы ко дворцу защищены артиллерией, на многих пунктах расставлены сильные отряды часовых, сообщение с Петергофом и Ораниенбаумом совершенно прекращено, а в Кронштадт послан захватить эту крепость адмирал Талызин. Императрица поспешила разослать курьеров в провинцию к гражданским и военным начальникам, а также к генералам войск, находившимся в Пруссии; дипломатический корпус получил официальное уведомление о перемене царствующей особы. Необходимые меры были приняты настолько быстро, что нет никакого сомнения в том, что в Петербурге об этом заранее кто-то позаботился. До нас дошло, например, известие, что наборщики типографии Академии наук были в ночь на 28 июня заарестованы: очевидно, ожидалось, что им будет работа (печатание правительственных распоряжений, так как таковые всегда печатались в этой типографии). Самый манифест о вошествии на престол Екатерины II также вероятно составлен был не 28 июня, а ранее.