Более опасным был заговор внутренний. Во главе заговорщиков был князь Василий Шуйский. Через своих агентов он распускал слухи: «Что это за царь? По всему видно, что не настоящий сын Ивана: обычаев старинных не держится, ест телятину, в церковь ходит не так прилежно, как прежние цари, а перед образами не очень низко поклоны кладет; в баню не ходит, хоть бани и каждый день топятся, а он со своей еретичкой спит, да так и необмывшись, в церковь идет, и за собою поляков ведет, а они собак вводят в церковь, святыни оскверняются… Нет, он не может быть истинный Димитрий». Начинали в толпе восхвалять и Годунова. «Крикунов» хватали, но Димитрий миловал их. Поляки стали видеть опасность и предупреждали Димитрия, но он не верил и не принимал никаких мер. Верными ему оставалась часть казаков с атаманом Карела, которые были оставлены при Димитрии после его коронации и ухода Войска на Дон. Карела, гуляя по Москве, зорко следил за настроением и всех строго преследовал за распространение ложных слухов о Димитрии. Тогда агенты Шуйского стали распространять слухи в народе, что в Москве нет жизни от казаков.
Шуйский начал стягивать из провинций войска, направлявшиеся в Елец на сборный пункт против Турции, и сосредотачивать их в Москве. В Москву были введены войска Новгородские и Псковские. Из владений Шуйского были вызваны служащие, из которых были составлены первые отряды недовольных. В заговор с Шуйским вошли князья Голицын и Куракин. Шуйский действовал с согласия духовенства, в том числе митрополита Гермогена. Он упрекал царя за то, что он женился на иностранке-католичке, и говорил, что если Марина не будет крещена по православному обряду перед венчанием на царство, то брак их не будет признан церковью. Гермоген был удален из Москвы и отправлен в монастырь, а на его место был поставлен архиепископ Иосаф Коломенский. После соответствующей подготовки вооруженных сил, необходимых для переворота, Шуйский ночью собрал к себе бояр, купцов, сотников, пятидесятников, которым и объявил «о страшной опасности, которая грозит Москве от царя, преданного полякам». Шуйский открыто заявил, что он признал самозванца царем только для того, чтобы освободиться от Годунова… «А теперь он оскверняет храмы Божьи, выгоняет священников из домов и отдает их иностранцам… Я для спасения веры православной готов на все, лишь бы вы мне помогли…»
Временем восстания была принята отлучка Димитрия для военных упражнений войск под Москвой. Готовя войска к военным действиям против Турции, Димитрием был построен деревянный городок для военных упражнений, который должен был одной стороной, состоящей из иностранцев, – защищаться, и другой, состоящей из русских – штурмовать. Эту предстоящую «потеху» заговорщики использовали в своих целях, распространяя слух, что царь хочет избавиться от русского боярства, решил его уничтожить, выводя его против вооруженных иноземцев, которым дан секретный приказ броситься на них и уничтожить.
В ночь с 16 на 17 мая 1606 года отряды войск, привлеченных на сторону заговорщиков, заняли 12 ворот и не пропускали никого ни в Кремль, ни из Кремля. Немцам (100 человек), составлявшим охрану Димитрия, Шуйский именем царя приказал разойтись по домам, и во дворце остались лишь 30 стрельцов, составивших единственную его охрану, под начальством головы Басманова. Около 12 часов ночи ударили в колокол на Ильинке у Ильи Пророка, после чего заговорили колокола во всех церквах. Народ двинулся на Красную площадь, там на конях уже собрались бояре и дворяне, числом до 200. Шуйский, имея в одной руке крест, в другой меч, подъехал к Успенскому собору, приложился к образу Богородицы и сказал окружающим: «Во имя Божие идите на злого еретика». Толпа двинулась ко дворцу.
Набат и тревога разбудили Димитрия, и он послал Басманова узнать, в чем дело? Басманов, поняв, в чем дело, бросился в палаты царя и закричал: «Бояре восстали…» Затем вышел к выходу и стал увещевать толпу, но был зарезан Татищевым. Толпа ворвалась в палаты царя. Димитрий с мечом решил обороняться, но увидев бесполезность, бросился в комнату Марины и крикнул ей об опасности, сам бросился из окна и при падении разбил себе грудь и повредил руку, и остался лежать без сознания. Его окружила его охрана, привела в сознание и принесла во дворец. Когда заговорщики хотели взять его, стрельцы стали защищать его. Оторопевшая вначале толпа остановилась, но потом начала кричать, «если будете защищать, то мы пойдем в слободы и начнем убивать стрелецких жен». Угроза эта подействовала, и стрельцы стали колебаться и потребовали «слово матери», инокини Марфы. Голицын скрылся на некоторое время и, возвратившись, заявил, что Димитрий не ее сын, а «расстрига». Стрельцы выдали Димитрия, сказав: «Да совершится по Божьему хотению».