Услышав ответ, граф пришел в отчаяние. Вернулся к себе на Мойку, провел бессонную ночь, а рано утром вновь поспешил в Зимний дворец, встретился с Анной Леопольдовной и стал искренне убеждать ее в реальной угрозе дворцового переворота, однако в ответ лишь услышал, что это очередные сплетни, ибо она сама лучше, чем кто-нибудь иной, знает, что никакой грозящей опасности не существует и бояться цесаревны в данное время не следует.
И действительно, для большинства придворных дворцовый переворот оказался неожиданным, поскольку между цесаревной Елизаветой Петровной и правительницей Анной Леопольдовной внешне царило полное дружеское согласие и взаимопонимание. В день рождения цесаревны Анна Леопольдовна в декабре 1740 г. подарила родственнице прекрасный драгоценный браслет, а от лица своего маленького сына императора Ивана VI вручила родственнице осыпанную драгоценными камнями массивную золотую табакерку с Императорским гербом. Одновременно с этим правительница распорядилась выдать милой сестрице из соляной конторы 40 000 золотых рублей для уплаты ее многочисленных долгов.
Историк Н.И. Костомаров после длительных архивных поисков пришел к выводу, что причиной опасного решения Елизаветы Петровны возглавить государственный переворот стала подковерная дипломатическая игра французского посланника в России де ля Шетарди, неформального руководителя этого дворцового заговора, весьма выгодного для Франции. Французский дипломат явился к цесаревне Елизавете Петровне и заявил, что якобы приехал предупредить ее об опасности. Из «верных» источников посланник, оказывается, узнал, что в ближайшие дни цесаревну по повелению правительницы собираются упрятать в монастырь. По мнению Шетарди, настала пора решительных упреждающий действий. «В случае неудачи Ваша решимость, заявил французский посланник, сохранит Вам расположение друзей, кои отомстят за нее и оставят надежду поправить дело».
После уговоров де ля Шетарди Елизавета Петровна действительно обрела «необходимую решительность» и гневно произнесла: «Если так, если уже ничего делать не остается, мне следует приступить к крайним и последним мерам. Я покажу всему свету, что я дочь Петра Великого».
Переворот удался на славу. Елизавета, окруженная ликующими гвардейцами, возвращалась к себе в дом на Невском проспекте. Народ торжествовал и толпами бежал за санями. Очевидцы события вспоминали, что «ребенок, которого держала на руках новая императрица, услышав веселые крики, развеселился сам, подпрыгивал на руках своей тетки и махал ручками».
В тот же день в своих домах арестовали Остермана, фельдмаршала Миниха и его сына, Головнина, Мегдена, Темирязева, Стрешневых, принца Людвига Брауншвейгского (брата Антона), графа Лопухина, генерал-майора Альбрехта и, конечно же, камергера графа Левенвольде. Офицеры и солдаты, производившие аресты, по свидетельству очевидцев, обращались со всеми весьма грубо, оскорбляя их, не стесняясь в выражениях. Арестованных вначале доставили в дом Елизаветы Петровны, а затем препроводили в крепость.
Императрица Елизавета Петровна, ставшая капитаном роты Преображенского полка, даровала дворянское достоинство всему составу роты и заверила о своем желании наделить всех 360 человек добротными имениями. Участники переворота также удостоились различных наград высоких орденов, чинов (статских, военных и придворных). Из ссылки и тюрем указом императрицы в Петербург возвращались опальные дворяне. Им вернули прежние награды, почести и имущество.
После учиненного розыска в Тайной канцелярии всех арестованных признали виновными в государственной измене и осудили на ссылку в Сибирские края.
Графа и канцлера Левенвольде лишили чинов, наград, всего недвижимого имущества и сослали в Соликамск, откуда в 1752 г. перевели в Ярославль, где он и умер. Знавшие графа сохранили о нем неоднозначные характеристики и мнения. Одни изображали его трусливым человеком, коварным и корыстолюбивым, другие же, наоборот, считали графа гордым, смелым, честным и высоконравственным индивидуумом, переносившим свои напасти и лишения с великим стоическим терпением и достоинством. Многие придворные в своем кругу с теплотой и любовью воспоминали графа Левенвольде, лишенного всего, что он имел за свою долгую службу при дворе трех российских императоров. Его любимый дворец на левом берегу реки Мьи отошел в казну вместе со всем его богатым содержанием изящной мебелью, редкой коллекцией картин, старинных скульптур, изделиями из золота, платины, серебра и драгоценных камней.