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 — Ле-венвольде, 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».
К восьми утра «генеральное собрание» в старом дворце Елизаветы завершилось составлением первого манифеста нового царствования. В нём объявлялось, что в правление младенца-императора произошли «как внешние, так и внутрь государства беспокойства и непорядки, и следовательно, немалое же разорение всему государству последовало б»; поэтому все верные подданные, «а особливо лейб-гвардии нашей полки, всеподданнейше и единогласно нас просили, дабы мы... отеческий наш престол всемилостивейше восприять соизволили», что и было сделано по «законному праву»: как «по близости крови», так и по «единогласному прошению».
Пути двух принцесс окончательно разошлись. Елизавета в качестве новой императрицы переселилась во взятый ею ночным «штурмом» Зимний дворец. После состоявшегося под гром пушек молебна и официальных поздравлений должностные лица и собранные вокруг дворца полки приняли присягу. Брауншвейгское семейство ждала бесконечная ссылка — сначала в Ригу, потом в крепость Динамюнде, в городок Ораниен-бург в центре России и, наконец, в Холмогоры.
Для Елизаветы, как бы ни пыталась она доказать свою правоту, свержение императора и правительницы осталось не только пятном на совести, но и постоянным раздражителем, тем более что они и в «падении» оставались слишком известными фигурами, чтобы просто исчезнуть. Отсюда и колебания императрицы — она то посылала арестантам подарки, то изводила их допросами и строгостью режима. В этом смысле Анна Леопольдовна оказалась выше своей соперницы — она приняла предписанную ей роль простой принцессы, а не великой княгини, матери императора и правительницы, ни на что не жаловалась и никого ни в чём не обвиняла. К тому же у неё оставалась семья — то, чего была лишена всемогущая императрица России. Анна не жалела об утраченной власти и на упрёки мужа отвечала, что рада тому, что при их «падении» не совершилось никакого кровопролития.
