По окончании следствия манифестом Екатерины II от 19 декабря 1774 года был определён состав суда. Судьями были назначены 14 сенаторов, 11 «персон первых трёх классов», 4 члена Синода и 6 президентов коллегий. Наблюдать за проведением процесса был назначен генерал-прокурор
Вяземский. Первое заседание суда состоялось 30 декабря в Тронном зале Кремлёвского дворца. Были оглашены и рассмотрены результаты следствия. 31 декабря утром в суд был доставлен Пугачёв. Стоя на коленях, он ответил на заготовленные вопросы о признании своих преступлений, после чего суд принял решение: «Емельку Пугачёва
четвертовать, голову воткнуть на кол, части тела разнести по четырём частям города и положить на колёса, а после на тех местах сжечь». Вместе с Пугачёвым к четвертованию был приговорён и
Афанасий Перфильев. Ещё три человека —
М. Шигаев,
Т. Подуров и
В. Торнов были приговорены к повешению, а
И. Зарубин — к отсечению головы, причём Чику-Зарубина должны были казнить в Уфе, осаду которой он вёл. При этом члены суда духовного звания (
Самуил, епископ Крутицкий,
Геннадий, епископ Суздальский, архимандрит
Новоспасского монастыря Иоанн и протопоп
Преображенского полка Андрей), хотя и согласились с приговором, но воздержались от подписания окончательного его текста («сентенции»), так как приговором предусматривалась смертная казнь, а «поелику мы духовного чина, то к подписанию сентенции приступить не можем»
[53].
Приговор был приведён в исполнение
10 (21) января 1775 на
Болотной площади. По рассказам современников (переданным, в частности, в
пушкинской «Истории Пугачёва»), палач имел тайное указание от Екатерины II сократить мучения осуждённых, и Пугачёву с Перфильевым сначала отсекли головы и лишь потом четвертовали. Стоя на эшафоте, Пугачёв крестился на соборы, кланялся на все стороны и говорил: «
Прости, народ православный, отпусти мне, в чём я согрешил перед тобой… прости, народ православный!» Через несколько минут отрубленная палачом голова была показана народу и оказалась на спице, остальные части тела — на колесе. Казнь Перфильева была последним официальным четвертованием в России.
После казни Пугачёва все его родственники сменили фамилию на Сычёв, станица Зимовейская переименована в Потёмкинскую.
Первую жену Пугачёва Софью Дмитриевну и детей Трофима, Аграфену и Христину, а также вторую жену — Устинью Петровну (Кузнецову) приговорили к содержанию в
Кексгольмской крепости[53][54].