Анна Леопольдовна потребовала от Елизаветы прекратить встречи с Шетарди, которого хотела выслать из страны. Царевна ответила, что Остерман как первый министр должен приказать французскому послу не видеться с ней, так как сама она не смеет заявлять такие вещи уважаемому иностранцу. Раздосадованная тем, что ей перечат, правительница стала говорить с Елизаветой повелительным тоном, та тоже повысила голос. Анна заявила, что ей стало известно о сношениях царевны с неприятельской армией и политических интригах ее лекаря Лестока. Елизавета Петровна все отрицала. Анна Леопольдовна пообещала при наличии доказательств арестовать Лестока и подвергнуть его допросу. Обе дамы были крайне раздражены и недовольны результатами разговора.
Это была первая серьезная стычка Елизаветы с правительницей. Она открыла царевне всю опасность ее положения. Если арестуют Лестока и станут его пытать, трудно сказать, сможет ли он сохранить их общие секреты, а тогда монастырь и ссылка будут неминуемы. Елизавета решила действовать. Она еще не знала, что на последние размышления ей осталось меньше суток.
На другой день, 24 ноября, в первом часу дня в казармы всех гвардейских полков поступило правительственное распоряжение готовиться к скорому походу в Финляндию против шведов. Но в окружении Елизаветы Петровны сразу поняли, что это только предлог. На самом деле гвардию хотят увести подальше от столицы, чтобы оставить царевну без всякой поддержки. Воронцов, Разумовский, Шувалов и Лесток приступили к Елизавете и стали настаивать, чтобы она немедленно с помощью гвардейцев произвела государственный переворот, иначе вскоре с ней может случиться все что угодно.
Елизавета колебалась. Она никогда не была отчаянной авантюристкой. Но ее попытки представить своим соратникам всю опасность этой затеи ни к чему не привели, они стояли на своем. Воронцов, чтобы укрепить дух царевны, сказал, что такое дело, требующее немалой отваги, может осуществить только она, связанная кровными узами с Петром Великим. Лесток, боявшийся скорого ареста, требовал немедленно послать за гренадерами и вести их на Зимний дворец. Много позже придворный лейб-медик утверждал, что именно ему удалось окончательно убедить Елизавету. На двух игральных картах из лежавшей на столе колоды он нарисовал две картинки. Одна из них изображала царевну в монастыре, где ей обрезают волосы и превращают в монашку, а другая — ее же на троне в императорской короне и окружении ликующей толпы. Лесток предложил Елизавете выбрать одну из двух карт и на этом закончить препирательства. Она решительно выбрала вторую и выразила готовность возглавить отряд гвардейцев.
Наконец послали за гренадерскими офицерами. Те явились к царевне ночью, между 11 и 12 часами, и сами предложили ей немедленно осуществить переворот, так как уже наутро их могут отправить в поход, и тогда они уже ничем ей не помогут. Елизавета спросила, может ли она положиться на них, и гренадеры поклялись ей в верности и преданности до конца, как бы ни сложились обстоятельства. Царевна заплакала и велела оставить ее одну. Встав на колени, она молилась перед иконой. Существует легенда, что в это время она поклялась себе и Богу никогда не подписывать смертных приговоров. После молитвы Елизавета вышла к офицерам с крестом в руках и привела их к присяге. Царевна пообещала в скором времени лично явиться в казармы и повести солдат во дворец.
Часы в покоях Елизаветы Петровны уже давно пробили полночь. Наступило 25 ноября. Во втором часу ночи царевна надела гвардейскую защитную кирасу (род металлического жилета) поверх своего повседневного платья, взяла с собой Воронцова, Лестока и старого учителя музыки Шварца и на санях отправилась в казарму Преображенского полка. Несмотря на то что вся эта компания выглядела совсем не героически, солдаты встретили ее восторженно. Они кричали: «Матушка! Мы готовы, мы их всех перебьем». Но Елизавета никого убивать без нужды не собиралась и постаралась умерить их неумеренное усердие. Когда все успокоились, царевна велела разломать все барабаны, чтобы кто-нибудь намеренно или случайно не спугнул противника барабанным боем. Елизавета и гвардейцы еще раз поклялись на кресте, стоя на коленях, во взаимной верности и решимости совершить задуманное и отправились в Зимний дворец.
Елизавета Петровна ехала на санях, окруженная пешими гренадерами. По дороге заговорщики решили, как и во время операции, проведенной Минихом против Бирона, арестовать всех приверженцев Анны Леопольдовны. К каждому из них отправили по небольшому отряду солдат во главе с офицером. В конце Невского проспекта, во избежание лишнего шума, Елизавета должна была выйти из саней и пойти пешком, но полнота мешала ей быстро двигаться. Гренадеры взяли царевну на руки и донесли ее до Зимнего дворца.
Во дворце Елизавета быстро обратила караульных в своих сторонников. Никто не оказал ей сопротивления, кроме одного унтер-офицера, немедленно арестованного гвардейцами. Беспрепятственно царевна попала в комнату, где спали Анна Леопольдовна и фрейлина Юлия Менгден. Подойдя к кровати правительницы, Елизавета громко сказала: «Сестрица, пора вставать!». Проснувшись, Анна Леопольдовна сначала сильно удивилась, а рассмотрев позади царевны гренадеров, стала умолять не причинять зла ее детям-младенцам и фрейлине Менгден. Елизавета обещала быть милосердной. Свергнутая правительница и ее дети были немедленно перевезены во дворец царевны. Очевидцы потом описывали трогательную сцену: Елизавета взяла на руки только что свергнутого годовалого императора Ивана Антоновича и поцеловала его со словами: «Бедное дитя! Ты вовсе невинно; твои родители виноваты». Но разобраться, кто виноват, решили позже, сейчас же нужно было немедленно готовить документы для объявления о переходе власти к новой императрице.
К 8 часам утра 25 ноября 1741 года были готовы манифест, форма присяги и форма титулов. Елизавета надела через плечо голубую ленту ордена Андрея Первозванного, который уже традиционно получали при восшествии на престол российские императоры. Новоиспеченная императрица объявила себя полковником трех гвардейских пехотных, конногвардейского и кирасирского полков. Торжеству Елизаветы не мог помешать даже сильный мороз. После принятия поздравлений высших чинов государства она в одном платье и накинутой на плечи легкой шубке вышла на балкон, а потом прошла между рядами выстроившейся перед ее старым дворцом гвардии.
В третьем часу дня Елизавета переехала в императорский Зимний дворец, а затем отправилась на торжественный молебен. По дороге в церковь ее окружили преображенские гренадеры, совершавшие вместе с ней переворот, и стали просить стать почетным капитаном их роты. Императрица милостиво согласилась. Гвардейцы были в восторге и славили государыню.
Столица гуляла всю ночь. На улицах раздавали бесплатное вино и угощение. Гвардейцы разводили костры, возле которых грелись все желающие. В толпе то и дело раздавались возгласы: «Здравствуй, наша матушка, Елизавета Петровна!» Многие радовались, что закончилось время регентов и фаворитов, а на престоле оказалась дочь Великого Петра. Казалось, что уже на следующее утро все забыли про только что свергнутого императора Ивана Антоновича. Но Елизавета не могла о нем не думать. С бывшим императором, его родителями и сестрой надо было что-то делать. Как же Елизавета выполняла данное своей двоюродной племяннице обещание быть милостивой к ней и ее детям?
