Таковы сведения о Дмитрии, которыми Сигизмунд III мог располагать к началу 1604 года. Сенаторы, откликнувшиеся на его окружное послание, отнеслись к истории царевича с недоверием. Так, епископ Плоцкий Альберт Барановский писал: «Этот московский князек для меня очень подозрительная личность. В его истории есть весьма неправдоподобные факты. Во-первых, как мать не узнала умерщвленного сына? Во-вторых, к чему было убивать еще 30 детей? В-третьих, как мог монах узнать царевича Дмитрия, которого никогда не видел? Самозванство вещь не новая. Бывают самозванцы в Польше между шляхтою, при разделе наследства; бывают в Валахии, когда престол остается незанятым; были самозванцы и в Португалии: всем известны приключения так называемого Себастьяна. Потому без веских доказательств полагаться на Дмитрия не следует».
Но в целом в сенаторские письма не содержали ничего определенного. Королю предлагалось следить за Дмитрием, не допускать его сношений с казаками и подвергнуть строжайшей проверке его подлинность. Ян Остророг советовал назначить царевичу пенсию и отослать к папе в Рим на жительство.
Возражения Барановского были очень вескими. Но с другой стороны, Сигизмунд не мог не заметить, что в письме Вишневецкого со слов Дмитрия сообщаются такие факты о жизни московского двора двадцатилетней давности, которые и в польском сенате были известны далеко не всем: например, сведения о сватовстве Грозного к Мэри Гастингс, державшемся русской дипломатией в секрете, или рассказ о гибели малолетнего сына Ивана Васильевича, утонувшего в Белоозере. В конце концов король поручил канцлеру Льву Сапеге расследовать подлинность царевича. Следствие дало потрясающие результаты. Один из слуг Сапеги, некто Петровский, беглый русский, сказал, что в свою бытность в России служил у Нагих в Угличе и теперь сможет опознать царевича или уличить самозванца в подлоге. Вместе со свитой канцлера он вошел к Дмитрию и, увидев его, сразу закричал: «Это истинный царевич Дмитрий!» (по другим сведениям, Дмитрий первый опознал своего бывшего слугу). Затем он пояснил, что опознал царевича по приметам – разной длине рук и бородавке у носа; кроме того на плече Дмитрия оказалось красное родимое пятнышко, которое, по словам Петровского, было и у угличского царевича. Нашелся еще какой-то ливонец, взятый поляками в плен под Псковом: он также утверждал, что знал царевича еще при Иване Грозном. Переговорив с Дмитрием, он заявил: «Это настоящий царевич Дмитрий. Я узнал его по знакам на теле; кроме того, я его расспрашивал. Он помнит много такого, что случалось в его детстве, и чего другой не мог бы знать». (Впрочем, нельзя исключить, что Петровский и ливонец – это на самом деле одно и то же лицо.)
Между тем русские власти начали требовать выдачи Дмитрия, называя его самозванцем. Однако создавалось впечатление, что они само не знают твердо, о ком идет речь. Черниговский воевода Татев писал старосте Остерскому: царевич Дмитрий зарезался в Угличе 16 лет тому назад (то есть в 1588 году) и погребли его в Угличе в соборной церкви Богородицы, а теперь монах-расстрига Григорий Отрепьев, вышедший в Польшу в 1593 году, называет себя его именем. Но русское окружение Дмитрия отвечало: соборной церкви Богородицы в Угличе нет, а есть церковь Спаса; и угличское происшествие случилось не в 1588 году, а в 1591; царевич же вышел в Польшу в 1601 году, а до 1593 года и расстриги ему дела нет. В другой официальной грамоте говорилось, что царевич зарезался, когда ему было 13 или 14 лет, что явно несоответствовало истине. В общем доказательства русских властей весьма походили на наспех состряпанную фальшивку.
Вскоре дело еще более запуталось. В окружении Дмитрия появился и сам Григорий Отрепьев, который затем отправился в Сечь поднимать казаков. Около того же времени донские казаки разбили отряд воеводы Семена Годунова и отпустили нескольких стрельцов в Москву с наказом: «Скажите, что и мы скоро будем вслед за вами с царевичем Дмитрием!» В Москве и на русских окраинах народ волновался; назревал мятеж. В этих обстоятельствах вопрос о подлинности Дмитрия отходил на второй план; московский беглец превращался в крупную политическую фигуру, а в политике единственным мерилом правоты отстаиваемого дела является успех.