Опасность была настолько значима, что Пугачев уже воспринимался народом как легендарная личность. Наконец в июле 1774 года, после двух лет противостояния, генералами Суворовым и Румянцевым были одержаны победы над турками, позволившие России подписать выгодный мир. Получив доступ к Черному и Эгейскому морям, армия Ее Величества могла переместиться на север, чтобы разбить сторонников самозванца. Напуганные размахом репрессий, которые угрожали им, часть из них изменили делу своего предводителя и выдали его. 24 августа 1774 года Пугачев был пленен. Обезоруженный и закованный в цепи, он был заперт в клеть, как опасное животное, и затем провезен через города и деревни на место казни в Москву.

Когда Пугачева доставили к месту казни в самом начале января 1775 года, императрица, ее сын и невестка прибыли с официальным визитом в древний город царей. По приказу Екатерины Пугачев был приговорен к публичной смертной казни четвертованием и отсечением головы. Говоря об этом святотатственном мятеже, Екатерина напишет своему дорогому Вольтеру, мнение которого так много значило для нее: «Он не умел ни читать, ни писать, но это был человек дерзкий и необузданный. До сих пор нет ни малейшего следа, что он был инструментом в руках некоторых заинтересованных сил […]. Можно предположить, что Пугачев являлся вожаком разбойников, а не ставленником другой души. Никто не был таким вредоносным со времен Темерлана. Он надеялся на свое везение и на кураж. Если бы он меня не оскорбил, то я бы, возможно, и простила бы его, но это обстоятельство ухудшает положение того, кто имеет свои законы». Из милости Ее Величество согласилась, чтобы голова преступника была отсечена прежде, чем его тело будет подвергнуто четвертованию. Казнь состоялась 10 января 1775 года перед большой толпой любопытствующих. Павел не присутствовал на этой экзекуции, поскольку не мог переносить вида крови, а возможно, из-за тайного сострадания к этому безумцу, который имел дерзновение покуситься на императрицу.