От французского посланника Лесток передал цесаревне 130 000 дукатов для выплаты участникам заговора и солдатам русской гвардии, давшим согласие оказать помощь в свержении с престола «проклятых немцев». Однако объятая страхом Елизавета систематически срывала оговоренные дни начала разработанной до мелочей операции заговорщиков, умоляя Лестока и его единомышленников бросить эту столь опасную для нее и их самих затею. Действительно, Анну Леопольдовну и ее супруга доброжелатели неоднократно предупреждали о существовании заговора, но та спокойно отвечала, что «опасности нет, Елизавета ни в чем не виновата, на нее напрасно наговаривают, лишь бы со мной поссорить…»
Ее супруг – принц Антон Ульрих просил усилить во дворце военные караулы, разослать по городу патрули и принять действенные меры против опасных замыслов Елизаветы. В своем классическом труде «Русская история» Николай Иванович Костомаров так описывал действия заговорщиков в два часа ночи 25 ноября 1741 года: «В доме Елизаветы Петровны у Царицына луга собрались все ее главные приверженцы и знать: любимец Разумовский, камер-юнкеры Шуваловы Петр, Александр и Иван, камергер Михаил Илларионович Воронцов, принц Гессен-Гамбургский с женой, Василий Федорович Салтыков, дядя покойной Анны Иоанновны и тем самым близкий к ее роду, но в числе первых перешедший на сторону Елизаветы, а также Скавронский, Ефимовские, Гендриковы… Лесток подал Елизавете Петровне орден Екатерины и серебряный крест… Цесаревна села в сани, с нею поместился Лесток, на запятках стали Воронцов и Шуваловы. В других санях поместились Алексей Разумовский и Василий Федорович Салтыков; три гренадера Преображенского полка стали у них на запятках. Сани подкатили к съезжей Преображенского полка… Сбежались солдаты… Елизавета, выступив к ним из саней, произнесла: „Знаете ли, чья дочь я? Меня хотят выдать насильно замуж или постричь в монастырь! Хотите ли идти со мной?“ Солдаты закричали „Готовы матушка! Всех их перебьем!“ Триста шестьдесят преображенцев, взяв цесаревну на руки, донесли ее до Зимнего дворца».
Историк Костомаров писал, что «по одним известиям, Елизавета вошла во внутренние покои дворца, в спальню правительницы и громко сказал ей: „Сестрица! Пора вставать!“ По другим известиям, цесаревна не входила сама к правительнице, а послала гренадеров, те разбудили правительницу и ее супруга и принесли из комнаты малолетнего императора-ребенка… Елизавета Петровна взяла младенца на руки, ласкала его и говорила: „Бедное дитя! Ты ни в чем невинно; виноваты родители твои!“ И понесла его к саням».
Ошеломленных арестованных правительницу и ее супруга под конвоем гвардейцев увезли в санях. Ужасна и судьба арестованных. Вместе с сыном их сначала сослали в Ригу, а затем в Холмогоры, а когда тот дорос до тюрьмы, его заточили пожизненно в камеру-одиночку Шлиссельбургской крепости. В 1764 году Ивана VI Антоновича зарезала охрана тюрьмы при попытке его освобождения из заточения подпоручиком Смоленского полка Василием Яковлевичем Мировичем.
На следующий день после переворота императрица Елизавета Петровна, подарив дворец на Царицыном лугу своему фавориту А.Г. Разумовскому, спешно перебралась в Зимний императорский дворец. Сенат срочно отдал распоряжение о приводе к присяге императрице Елизавете Петровне людей всех чинов и сословий Российской империи. В первые дни царствования новая императрица щедро наградила участников государственного переворота и сочувствующих ей придворных, повысила в чинах, должностях и званиях. Многих ее приверженцев стали теперь называть «ваше сиятельство», ибо Елизавета Петровна возвела их в графское достоинство.
Вскоре новая государыня высочайше повелела придворному зодчему Михаилу Земцову построить на месте штаба лейб-гвардии Преображенского полка и Аничкова моста величественный дворец в подарок графу Алексею Григорьевичу Разумовскому.
Отдавая подобное распоряжение талантливому русскому архитектору, Елизавета Петровна строго указала гофинтенданту Шаргородскому на необходимость «особого поспешания» в исполнении ее указа. Главным наблюдателем над всеми видами работ при строительстве дворца императрица назначила столичного зодчего Карла Растрелли.
Церемониал коронования государыни Елизаветы Петровны торжественно прошел «по обширному чину» в главном московском соборе 25 апреля 1742 года.
Тотчас же по вступлении на престол Елизавета Петровна пригласила из Голштинии в Петербург молодого племянника Карла Ульриха – сына ее покойной сестры герцогини Голштинской Анны Петровны. В день его приезда в русскую столицу императрица наградила мальчика орденом Святого Андрея Первозванного, усыпанном бриллиантами, подарила дворец в Ораниенбауме и несколько поместьев. Царица распорядилась о приготовлении великого князя к принятию христианского вероисповедания.