Здесь Иоанн Антонович был разлучён с родителями. В январе 1756 г. он был перемещён в Шлиссельбургскую крепость. Комендант крепости не должен был знать имя арестанта, общаться с узником могли только офицеры охранявшей его команды. Данные в 1762 г. императором Петром III указания (позже подтверждённые и Екатериной II) предписывали в случае попытки освобождения «противиться сколь можно и арестанта живого в руки не давать». Офицеры доносили о психической неуравновешенности и дерзком поведении Иоанна Антоновича. По донесению начальника караула, он был физически «здоров, и хотя в нём болезни никакой не видно, только в уме несколько помешался... приходил раз к подпоручику, чтоб его бить, и мне говорил, чтоб его унять и ежели не уйму, то он станет бить; когда я стану разговаривать, то и меня таким же еретиком называет». Иоанн Антонович знал о своём происхождении и называл себя государем, обучился грамоте, и ему разрешено было читать Библию. Несмотря на режим секретности, пользовался сочувствием части гвардии и дворянского общества, о чём свидетельствуют дела Тайной розыскных дел канцелярии 1740–1760 гг. В частности, в 1763–1764 гг. упоминаются слухи о скором восшествии на престол Иоанна Антоновича, о готовящейся присяге ему и даже о его обещании увеличить солдатское жалованье. В ночь на 5 июля 1764 г. подпоручик Смоленского пехотного полка Василий Яковлевич Мирович предпринял попытку освободить Иоанна Антоновича. С помощью подложных манифестов он склонил на свою сторону гарнизонных солдат, арестовал коменданта крепости и потребовал выдачи Иоанна Антоновича. Перед штурмом отделения тюрьмы, где содержался узник, офицеры охраны (капитан Я. Власьев и поручик Л. Чекин) убили Иоанна Антоновича. В.Я. Мирович сдался и после короткого следствия был казнён. Иоанн Антонович был тайно похоронен в крепости. Современники этих событий высказывали предположение, что убийство было спровоцировано, а В.Я. Мирович был «подосланный от правительства заговорщик», однако доказательств этой версии не обнаружено. В 1860 гг. по инициативе директора Московского архива Министерства юстиции Николая Васильевича Калачова была создана комиссия по изданию так называемых дел с известным титулом – документации времени правления Иоанна Антоновича. Предполагалось издать около 10 тыс. документов по шести разделам, но вышли только два тома, посвящённые императорскому дому и высшим государственным учреждениям.