Её непреклонный отказ вызвал гнев царя. В ночь на 16 ноября 1671 г. Ф.П. Морозова была взята под стражу вместе с княгиней Е.П. Урусовой. 18 ноября сестёр допрашивали в Чудовом монастыре Крутицкий митрополит Павел и архимандрит Чудова монастыря Иоаким. Сёстры решительно отказались причащаться по Служебникам новой печати, назвав власти предержащие еретиками. Первоначально они сидели в оковах в подклете дома Ф.П. Морозовой, затем Ф.П. Морозову отправили в заключение на бывшее подворье Псково-Печерского в честь Успения Пресвятой Богородицы монастыря на Арбате, Е.П. Урусову – в московский во имя преподобного Алексия, человека Божия, монастырь на Чертолье. Эпизод, когда Ф.П. Морозову везли мимо Чудова монастыря на дровнях, а она, надеясь, что её увидит царь, демонстративно подняла правую руку с двуперстием, послужил сюжетом для картины Василия Ивановича Сурикова «Боярыня Морозова» (1887 г.). В конце 1671 – начале 1672 гг. умер сын Ф.П. Морозовой стольник Иван Глебович, в январе 1672 г. всё имущество Ф.П. Морозовой было распродано, вотчины розданы боярам, в том числе отцу царицы Кириллу Полуэктовичу Нарышкину. Братья Ф.П. Морозовой в 1672 г. были отправлены из Москвы: Фёдор – в город Чугуев на воеводство, Алексей – в город Острогожск (Рыбное). Единомышленницу Ф.П. Морозовой Марию Герасимовну Данилову после 22 апреля 1672 г. заключили в подвале Стрелецкого приказа; поместья её мужа Акинфия Ивановича Данилова также были конфискованы. Ф.П. Морозову неоднократно и безуспешно увещевал Рязанский митрополит Иларион. В заключении Ф.П. Морозовой удалось получить причастие от игумена Иова Льговского. Зимой 1672 г. (по предположению Павла Владимировича Седова) или 1673 г. (точка зрения Александра Ивановича Мазунина) Ф.П. Морозову, Е.П. Урусову и М.Г. Данилову подвергли жестоким пыткам. Предполагалась казнь Ф.П. Морозовой – сожжение в срубе на Болотной пл. в Москве. После смерти патриарха Питирима 19 апреля 1673 г. Ф.П. Морозову перевели в Новодевичий московский в честь Смоленской иконы Божьей Матери монастырь, чтобы исключить возможность её посещения единомышленниками, в том числе из числа придворных, затем в Хамовную слободу, во двор старосты. После безуспешной попытки заступничества царевны Ирины Михайловны в конце 1673 г. – начале 1674 г. царь приказал отправить трёх узниц в Боровск в жестокое заточение. 10–12 января 1675 г. боровских заключённых тайно навестили близкие Ф.П. Морозовой люди, среди которых были инокиня Мелания, старица Елена Хрущова и Фёдор Прокопьевич Соковнин, названный в Житии «большим братом». После 10 апреля 1675 г. расследование «о приходе и о приношении» производил подьячий Стрелецкого приказа П. Бессонов, отобравший у заключённых женщин книги, иконы, одежду и пищу. В конце июня 1675 г. по распоряжению дьяка Стрелецкого приказа Ф. Кузмищева были сожжены 14 боровских тюремных «сидельцев», среди которых были Иван, слуга Ф.П. Морозовой, и её соузница инокиня Иустина. В остроге «учинили» глубокую земляную тюрьму, куда перевели Ф.П. Морозову, Е.П. Урусову, а после смерти последней М.Г. Данилову. Под страхом смертной казни охране запретили давать узницам пищу и питьё. От голода Ф.П. Морозова умерла в ночь на 2 ноября. На могиле сестёр после 1682 г. их братья Фёдор и Алексей Соковнины положили надгробную плиту (ныне утрачена).