Но, кажется, именно в это время Елизавета впервые выказала желание царствовать. Поначалу она рассчитывала на скорую смерть младенца-императора и с конца 1740 года консультировалась с французским послом Шетарди и его шведским коллегой Нолькеном. Те сулили поддержку — в обмен на официальное обещание пересмотреть результаты Северной войны, однако осторожная принцесса не желала давать письменных обязательств.
Не слишком знатные, но преданные слуги тридцатилетней цесаревны (камердинер Василий Чулков, камер-юнкеры Александр и Пётр Шуваловы, Михаил Воронцов, Арман Лесток) не могли рассчитывать на карьеру при «большом» дворе. С их помощью Елизавета вступила в борьбу за власть.
В апреле 1741 года английский посол Финч известил Остермана и принца Антона, «будто в России образовалась большая партия, готовая взяться за оружие для возведения на престол великой княгини Елизаветы Петровны и соединиться с этой целью со шведами, едва они перейдут границу». За принцессой стали следить — но подозрительного не обнаружили, кроме визитов к французскому послу.
Существовал проект выдать цесаревну замуж за младшего брата Антона Ульриха, принца Людвига, которого покорные чины Курляндии только что избрали своим герцогом вместо Бирона. Но Анна Леопольдовна не отличалась властолюбием и решительностью. Замкнувшись в узком придворном кругу вместе с подругой-фрейлиной Юлианой Менгден и возлюбленным, саксонским посланником графом Линаром, правительница утратила контроль над своим окружением, игнорировала мужа и перестала слушаться советов мудрого Остермана. Её министры ссорились, а попытки принца Антона поднять дисциплину в гвардии вызывали недовольство, о чём свидетельствуют дела о «непристойных словах» гвардейских солдат и прочих обывателей в адрес верховной власти.
В этих условиях симпатии к простой и открытой цесаревне росли. Она, как отметил английский посол, «чрезвычайно приветлива и любезна, потому её лично очень любят, она пользуется чрезвычайной популярностью».
Летом 1741 года Швеция объявила России войну, но связанные с ней надежды Елизаветы рухнули после поражения шведского корпуса 23 августа при Вильманстранде; опубликованный шведами (и согласованный с ней) манифест о борьбе с министрами-иностранцами никакого отклика не вызвал. 23 ноября 1741 года правительница беседовала с Елизаветой во время куртага: «Что это, матушка, слышала я, что ваше высочество корреспонденцию имеете с армиею неприятельскою и будто вашего высочества доктор ездит ко французскому посланнику и с ним вымышленные факции в той же силе делает». Елизавета, конечно, с негодованием отмела подозрения: у неё «никаких алианцов и корреспонденций» с противником нет и в помине, а если доктор Лесток зачем-то встречался с Шетарди, то она его расспросит. Разговор перешёл во взаимные упрёки, и дамы расстались недовольные друг другом.
Настоящий заговор возник в другом месте — в гвардейской казарме. Елизавета и раздражённые новыми порядками гренадеры быстро нашли общий язык — в глазах солдат цесаревна оставалась славной дочерью их великого полковника. Во главе «партии» Елизаветы стали Преображенский сержант, бывший саксонский торговец Юрий Грюнштейн, и несколько унтер-офицеров и рядовых гренадерской роты.
В тот же день Елизавета послала за гренадерами, которые заверили её в своей преданности. Последним толчком к перевороту стало поступившее на следующий день в гвардейские полки повеление принца Антона быть «к походу во всякой готовности»: гвардии предстояло поздней осенью отправиться из столицы на финскую границу. Вечером Лесток получил от Шетарди две тысячи рублей для раздачи солдатам. Прибыв вместе с Михаилом Воронцовым и Лестоком в казармы, любимица гвардии знала, как к ним обратиться: «Знаете ли, ребята, кто я? И чья дочь?» — и попросила помощи: «Моего живота ищут!» После принесения присяги Елизавете гренадерская рота выступила в поход. По дороге к Зимнему дворцу от колонны отделялись отряды для ареста министров Анны Леопольдовны — Левенвольде, Миниха, Головкина, Менгдена, Остермана — и близких к ним лиц. Солдаты подняли цесаревну на руки и стремительным броском захватили дворец с императорской семьёй.
Спешно созванные вельможи приносили Елизавете поздравления и сочиняли манифест о её вступлении на престол. Вслед за ними к Елизавете в её прежний дворец, где уже сидели под арестом брауншвейгское семейство и его «партизанты», спешили прочие чиновники. Безвестный офицер видел новую правительницу среди её воинства: «Большой зал дворца был полон Преображенскими гренадерами. Большая часть их были пьяны; они, прохаживаясь, пели песни (не гимны в честь государыни, но неблагопристойные куплеты), другие, держа в руках ружья и растянувшись на полу, спали. Царские апартаменты были наполнены простым народом обоего пола... Императрица сидела в кресле, и все, кто желал, даже простые бурлаки и женщины с их детьми, подходили целовать у ней руку».
