На запрос канцелярии о возможности подвергнуть непо­корную пыткам в целях получения признания, государыня проявила поистине царское великодушие и приказала по началу нечестивицу попробовать устыдить, для чего предписывалось определить в дом Салтычихи самого честного и знающего священника. Духовное лицо «работало» со злодейкой четыре месяца, потом с сожалением объявило, что «сия дама погрязла в грехе» и добиться от нее раскаяния невоз­можно.

17 мая 1764 года на Дарью Николаевну было наконец заведено уголовное дело.

Два чиновника, отправившиеся на места преступлений — на Сретенку и в Троицкое — трудились около года, опрашивая сотни свидетелей. Многие местные крестьяне, запуганные чудовищем, со­седи и знакомые предпочитали молчать, однако нашлись люди, рас­сказавшие правду о событиях, очевидцами которых они стали. От­крывшаяся следствию картина леденила кровь количеством убитых и бесчеловечной жестокостью Салтычихи. Делу дали законный ход: из тайников Сыскной полиции извлекли те самые показания, которые пылились там не один год. Признания беглых смельчаков, похоро­ненные в полицейской канцелярии взятками Салтычихи, всплыли на поверхность и потопили многих чиновников-мздоимцев. Екате­рина не жалела ни сил, ни денег, чтобы разоблачить убийцу и ее пособников, с чьего молчаливого согласия совершались дикие пре­ступления.