Казни стрельцов, бывших участниками бунта возглавляемого царевной Софьей Алексеевной, начались 10 октября 1698 года. Всего было казнено более тысячи стрельцов, около 600 были биты кнутом, клеймены и сосланы. Пятерым стрельцам Петр I отрубил головы лично.

Расследование и сыск по стрелецкому бунту можно разделить на несколько этапов. Первое следствие и казни были проведены незамедлительно в июне 1698 года в Воскресенском монастыре. По возвращении Петра был издан указ о новом розыске по делу стрелецкого восстания. Допросы, пытки и казни продолжались в течение 1699 и 1700 годов.

По приказу Алексея Шеина 22 и 28 июня были повешены 56 «пущих заводчиков» бунта, 2 июля - 74 «беглеца» были отправлены в Москву, 140 человек были биты кнутом и сосланы, 1 965 человек разосланы в тюрьмы по городам и монастырям.

Возвратившийся из-за границы 25 августа Петр I не был удовлетворен розыском, произведенным Алексеем Шеиным и Федором Ромодановским. Особенно царю не понравилось, что были быстро казнены непосредственные организаторы. C конца сентября 1698 года более 1 700 оставшихся в живых стрельцов, участвовавших в бунте, стали привозить к Москве. Размещали их в окрестных селах и монастырях.

Стрельцов, участвовавших в бунте, организованном царевной Софьей Алексеевной 17 сентября 1698 года начали пытать в 14 «застенках» в Преображенском. Жены, сестры, родственники стрельцов, служанки царевны Софьи также были подвергнуты допросам и пыткам. Петр был убежден в виновности царских сестер и самолично участвовал в допросе Софьи. Однако она свою вину не признала, и компрометирующее письмо найдено не было.

Мятежную царевну заточили в Новодевичьем монастыре, где она и скончалась в 1704 году. Палаты Софьи и Евдокии Лопухиной, первой жены Петра I, также помещенной в монастырь, сохранились до наших дней.

В Москве казни начались 10 октября 1698 года. Всего было казнено более тысячи стрельцов, около 600 были биты кнутом, клеймены и сосланы. Пятерым стрельцам Петр I отрубил головы лично. Пять месяцев трупы казненных стрельцов не убирались с места казни. Трупы трех стрельцов, повешенных у окон кельи царевны Софьи, держали в руках челобитные, «а в тех челобитных написано было против их повинки».

Петр решил придать казни стрельцов устрашающей торжественности и велел вывозить осужденных в черных санях, увитых черными лентами. Стрельцы должны были сидеть в санях по двое, а в руках держать зажженные свечи. Лошади тоже должны были быть черными, а возницы - одеты в черные тулупы. Нельзя сказать с достоверностью, было ли это на самом деле, однако на полотне «Утро стрелецкой казни» Василий Суриков именно так изобразил стрельца.

Стрелецким женам и детям было предписано покинуть Москву. Запрещено было давать им работу или милостыню, вследствие чего члены стрелецких семей были обречены на голодную смерть. Дворовые места стрельцов в Москве были розданы или проданы Стрелецким приказом. В числе новых владельцев земель были видные государственные деятели петровского времени: Александр Меншиков, фельдмаршал Борис Шереметев, граф Федор Головин.

Ряд стрелецких хозяйств был передан различным приказным и канцелярским служителям. Некоторое количество земель получили служащие гвардейских полков. Среди покупателей стрелецких участков были и купцы, ремесленники, священнослужители и даже сторожа.

Следствие и казни продолжались до 1707 года и завершились казнью Артемия Маслова, одного из руководителей восстания, который летом 1698 года зачитывал послание к стрельцам царевны Софьи. В конце XVII - начале XVIII веков 16 провинциальных стрелецких полков, не участвовавших в восстании, были расформированы, а стрельцы были разжалованы в простые солдаты, с семьями высланы из Москвы в другие города и записаны в посадские.

Только в феврале 1699 года трупы казненных были похоронены в 3 верстах от Москвы рядом с дорогами. По приказу царя у могил были поставлены четырехгранные столбы из камня, к каждой стороне которых была прикреплена железная доска с описанием преступлений стрельцов. По некоторым сведениям, столбы стояли и в 10-е годы XVIII века.

Последующая военная реформа 1699 года закрепила замену стрелецких войск подконтрольной правительству регулярной армией. В то же время в гарнизонных пограничных городах Старых служб служилые люди, включая стрельцов, находились на службе до конца XVIII века.

В историографии не существует единообразия в оценке причин стрелецкого бунта 1698 года. По одной из версий, это было вызвано тяготами службы в пограничных городах, изнурительными походами и притеснениями со стороны полковников. С другой стороны, в сочинениях многих авторов XVIII века и представлениях самого Петра I стрельцы были мятежниками, служившими Софье Алексеевне в борьбе за власть.

В работах историков дореволюционного и советского периодов московские стрелецкие полки представлены как «отсталые» войска, «утратившие боеспособность». «Отсталость» войск старого образца обыкновенно определяется через сравнение с реформированной и прогрессивной петровской армией. В качестве еще одного критерия негативной оценки стрелецких войск выделяют факт их участия в политических кризисах конца XVII века.