Ефросинью под предлогом трудной для беременной женщины дороги оставили пока в Болонье, пообещав Алексею скорую встречу с любимой дома. Но встретятся они уже только в подвале Петропавловки, куда обоих доставят под арестом, а их ребенок будет после рождения немедленно умерщвлен. Так что император Петр Алексеевич в этой истории убил чужими руками не только сына, но и родного едва родившегося внука, и обоими убийствами руководил его верный слуга и глава политического сыска его империи Петр Толстой.
В январе 1718 года печальный конвой под началом Толстого прибыл в Москву, где царевич встретился с отцом и вместо обещанного полного прощения в Кремле получил от того ультиматум: выдать всех, кто способствовал побегу, и тем сохранить свою жизнь. Царь уже нарушил привезенное Толстым в Неаполь обещание, теперь жизнь в ссылке с Ефросиньей после официального отказа Алексея от прав на престол он мог купить только предательством друзей. И сломленный царевич пошел на это, он никогда не был героем. Его показания против Кикина и других соратников перевели дело царевича в следственное дело о заговоре этой группы против царя. Толстой и в этом процессе принял самое деятельное участие.
После отречения в Успенском соборе от престола царевич дал следственной комиссии под началом Толстого, Меншикова и Бутурлина показания на Кикина и его друзей, заодно сообщил и о своих тайных письмах из Неаполя в Россию, ставших основанием для раскручивания дела о государственной измене. Толстой руководил всем следствием, пытками и казнями по этому делу. Фактически еще до объявления о создании Тайной канцелярии он с зимы 1718 года вступил в должность главы тайного сыска империи и ее «первого инквизитора», — такой неофициальный титул в России сохранится после Толстого и за его преемниками на посту главы новой спецслужбы. Прямо в Москву свозились арестованные Кикин, Вяземский, Игнатьев, Афанасьев и другие деятели старорусской оппозиции, а Толстой в специально оборудованном для пыток подвале возглавлял их допросы. Весь петербургский и московский свет был в панике от такой широкой волны арестов впервые после «стрелецкого розыска» 1698 года. В феврале 1718 года аресты шли почти каждый день, в руках следственной комиссии Толстого оказалось более сотни арестованных. По обнаруженным при обыске в доме у лидера заговора Кикина шифрованным письмам арестовали многих их адресатов. Некоторым дипломатам, с которыми Кикин тоже вел переписку, даже когда их минули аресты зимы 1718 года, эти письма затем аукнулись неприятностями и репрессиями: Долгорукому, Рагузинскому, братьям Веселовским. Некоторые из деятелей старорусской оппозиции и сторонников царевича Алексея в этой ситуации даже сами являлись сыску с повинной, как это сделал Лари-он Докукин, что не спасло его затем от казни на колесе.
Из Суздаля Скорняков-Писарев вскоре привез замешанную в переписке царевича с соратниками его мать Евдокию Лопухину, ее брата Абрама Лопухина и ее любовника майора Глебова. Суздальский розыск был объединен в один большой процесс с делом царевича и группировки Кикина, поскольку Скорняков-Писарев выявил тайные связи опальной царицы с сыном и его товарищами через ростовского священника Досифея и майора Глебова. Был даже установлен тайный связник Евдокии с Москвой, богомолец Михаил Босой, под видом юродивого часто приходивший к ней в Покровский монастырь под Суздалем и носивший записки Алексея. Во время «суздальского розыска» Скорняков-Писарев также не церемонился с арестованными в плане методов дознания. При получении показаний на любовника бывшей царицы Глебова прямо на первом допросе от пыток скончались крестьяне суздальского села Менчаково Костровин и Затыка, которые знали о нахождении у Глебова крупной суммы денег, переданной ему Евдокией для организации побега Алексея. Самого майора Глебова, бывшего чем-то вроде современного военкома в Нижнем Новгороде (он проводил здесь рекрутские наборы в армию), подвергали очень жестоким пыткам и в Суздале, и затем в Москве. Но из материалов этого дела следует, что Глебов так и не признал своего участия в масштабном заговоре бывшей царицы и царевича, он признавался только в любовном романе с постриженной в монахини бывшей женой Петра I. Хотя и одного этого хватило бы для смертного приговора Глебову, даже если Петр и не питал никаких чувств к бывшей супруге, простить такого покушения на свою «собственность» самодержец никак не мог. Майора Глебова в итоге казнят самой мучительной смертью из всех участников дела царевича: его посадят на кол и растянут его мучения на часы, утеплив умирающего толстой шубой.
15 марта по этому делу состоялась первая массовая казнь. Казнены Кикин, Докукин, Глебов и ростовский епископ До-сифей, а бывшая жена Петра Евдокия заключена в крепость. Трупы казненных, включая посаженного на кол Глебова и колесованного Кикина, не разрешали убирать с Лобного места до июня того же года, даже когда они практически полностью разложились. Репрессиям, тюремному заключению, ссылкам подверглись еще десятки человек, вся вина которых заключалась зачастую лишь в том, что они знали о связи Евдокии с Глебовым или видели бывшую царицу в мирском платье.
После этого все следствие под началом Толстого переезжает в Санкт-Петербург и перемещается в камеры Петропавловской крепости, где вскоре и обоснуется Тайная канцелярия. Сюда же заключают привезенного под конвоем Алексея. В мае 1718 года под пытками Алексей дает показания на все новых участников заговора. После них казнят дядю царевича Абрама Лопухина, его наставника детских лет Игнатьева и других выявленных сторонников партии Кикина. Весь этот розыск Толстой возглавляет лично, это теперь его главная задача. Все показания царевича Алексея по этому делу в Петропавловской крепости записаны лично рукой Петра Андреевича. Он же организовал зачем-то вывоз Алексея из крепости на мызу за Санкт-Петербург, где царевича допрашивали на даче Ягужинского, оттуда Алексея, по словам других сидевших в Петропавловке по этому делу подследственных, Толстой привез с искалеченной рукой. Зачем нужен был этот вывоз подследственного за город, что он там показывал на месте или с кем ему делали очную ставку — истории неизвестно и теперь уже не узнать никогда, но что-то там было наверняка важное.
После этого царевичу выносят 24 июня 1718 года смертный приговор, который Петр заставляет подписать всех участников этой следственной комиссии, и подпись Толстого там стоит одной из первых. 26 июня царевич Алексей умирает в своей камере, как объявлено официально, от «удара, случившегося с ним при прочтении ему приговора о смерти». На самом деле, скорее всего, он либо умер от очередной пытки, либо был задушен пришедшими к нему в камеру Толстым, Бутурлиным и Ушаковым, будущими первыми лицами Тайной канцелярии. Есть версии и о том, что Толстой отравил царевича в стиле своих стамбульских экспериментов с отравленным вином, что его убил штыком приведенный Толстым в каземат денщик царя немец Ведель, что царевичу отсекли голову, а затем пришили и в гробу закрыли шов шарфом. В любом случае, царевич был убит при участии и под личным руководством Петра Толстого. Даже если бы он действительно умер в камере до исполнения над ним приговора, все равно фактически он был убит медленными пытками.
Участие Толстого в операции по вывозу Алексея и Ефросиньи (которой после изъятия у нее ребенка все же сохранили жизнь), как и его руководство убийством наследника российского престола и всем процессом по делу старорусской оппозиции — это самые мрачные страницы в биографии вельможи у дыбы. За эти деяния Петр и назначил Петра Толстого в том же году главой своей тайной полиции — первой официальной спецслужбы государства Российского. Тайная канцелярия официально создана сразу после завершения большого розыска и следствия по делу царевича Алексея. Но поскольку она просто выросла из следственной комиссии Толстого по этому делу, то процесс царевича, группы Кикина и «суздальское дело» можно смело считать первыми политическими делами этой Тайной канцелярии.
