Кто произвёл на свет ребёнка и убил его — страшная тайна осталась неоткрытой. До тех пор, пока в 1717 году Иван Орлов не принёс царю важные бумаги. Тот второпях положил их в карман, а на следующий день никак не мог отыскать. Разумеется, подозрение в краже пало на денщика. Разгневанный государь велел привести Ивана и начал допрос. Перепуганный до смерти Орлов посчитал, что Пётр узнал о его тайной связи с Марией, пал на колени и признался во всех грехах. Удивлённый откровением денщика, царь стал дальше его расспрашивать о подробностях сожительства с «девкой Гамонтовой». Тот признался, что Мария не раз вытравляла ребёнка, совершая ужасный, смертный грех, и что он, Иван, дескать, к этим грязным делам вовсе не причастен.

Марию привели к разъярённому Петру. Не долго думая, он учинил ей допрос с пытками. Она держалась стойко, однако призналась во всём, но старалась выгородить возлюбленного. К тому же женщина рассказала и о том, что крала у царицы Екатерины Алексеевны деньги и драгоценности, чтобы делать любовнику дорогие подарки и покрывать его долги.

Следствие над девицей Гамильтон затянулось на четыре месяца. Всё это время она провела в темнице, закованная в железо. Мария подвергалась пыткам, и из её уст вырывались всё новые и новые признания. Она также призналась, что была виновна в детоубийстве, когда умерщвляла нерождённых детей ещё во чреве, а последнего, родившегося ребёнка, задушила собственными руками. Свидетельницей убийства младенца стала горничная Катерина Терповская, которая подтвердила всё сказанное фрейлиной.

Когда из Марии было выбито последнее признание, в тот же день вышел указ, подписанный государем: «Девку Марью Гамонтову, что она с Иваном Орловым жила блудно и была от того брюхата трижды и двух ребёнков лекарствами из себя вытравила, а третьего удавила и отбросила, за такое её душегубство, а также она же у царицы государыни Екатерины Алексеевны крала алмазные вещи и золотые червонцы казнить смертию».