уважено и Орлов проводил девушку на флагманский корабль «Святой великомученик Исидор». Гостью встретили царским салютом, криками «ура» и парадным поднятием флагов. Для развлечения княжны устроили настоящие манёвры, офицеры и матросы надели парадную форму, а в каюте девушке подали десерт и подняли тост за «принцессу Елизавету». Представление возымело желаемое действие — девушка потеряла из виду свиту и осталась на палубе в окружении неизвестных людей.
В тот самый момент к ней подошёл капитан Литвинов и заявил об аресте Орлова, Христинека и самой княжны. «Елизавету» с горничной отправили в каюту, остальную свиту распределили по разным кораблям эскадры. Под арестом девушка писала письма Орлову, признавалась в любви и просила помочь освободиться. Алексей, дабы удержать пленницу от самоубийства, на письма отвечал, сообщал, что сам под стражей, но приложит все силы для освобождения. Конечно же, ни Орлов, ни Христинек не были арестованы — спектакль разыграли для усыпления бдительности «княжны». В то же время, по приказу Орлова, в Пизу был отправлен человек для изъятия всех документов и имущества самозванки, а также роспуска свиты.
Задержание «наследницы» вызвало возмущение в Пизе, Флоренции и Ливорно, Леопольд, герцог Тосканини, резко высказался о нарушении международных прав, его брат Иосиф приказал задержать корабль с пленницей. 26 февраля эскадра снялась с якоря и направилась в Россию. «Княжне» было разрешено оставить при себе горничную и персонального врача. Орлов выехал из Пизы по суше, Христинек немного ранее был направлен в Петербург с донесением о захвате самозванки. В пути «принцесса Владимирская» вела себя спокойно, по-видимому, надеясь на помощь Орлова. Во время стоянки в английском порту, не получившая от Алексея даже письма, девушка забилась в истерике и упала в обморок. Когда пленницу вынесли на палубу для приведения в чувство, та попыталась броситься за борт. Оставшийся отрезок пути прошёл благополучно. 11 мая эскадра прибыла в Кронштадт.
По распоряжению Екатерины II самозванка была передана петербургскому генерал-губернатору фельдмаршалу князю Голицыну для проведения следствия. Пленница с пятью слугами и горничной была доставлена в Петропавловскую крепость. На допросе пленница рассказала, насколько могла подробно, о своём детстве. По сведениям «княжны», до 9 лет она жила в Киле с госпожой Перон или Пере, затем вместе с нянечкой Катериной переехала в Петербург, ожидала поездки в Москву к родителям, но этого не случилось. Вместо Москвы отправили на границу с Персией, где её чуть не отравил Пётр III, после чего с помощью некоего «татарина» вместе с няней перебралась в Багдад к богатому персу Гамету, год спустя уехала к персидскому князю Гали в Исфахан. Князь оплатил её образование под руководством французского учителя Жака Фурнье. Сам опекун часто называл девочку дочерью императрицы Елизаветы. В 1769 году Гали под именем Крымова привёз в Россию «принцессу», выдав за свою дочь; проехав через Германию и Францию, прибыли в Лондон, далее девушка продолжила путешествие в одиночестве, взяв себе имя «принцесса Али» т. е. «дочь Гали».
Пленница поведала о своих планах развивать торговые связи между Россией и Персией, а заодно навести справки о своих родителях и восстановить титул. В соответствии с показаниями «княжны», Радзивилл с большим трудом убедил её ехать с ним в Стамбул, сама же она искренне отговаривала его от политических интриг, отрицая своё родство с Елизаветой, ведь не имела вовсе никаких тому доказательств. Себя дочерью императрицы не называла, притязаний на престол не имела — об этом говорили только в её окружении, хотя сама она придерживалась иного мнения. Все документы, изъятые в Пизе, по заверению пленницы, были доставлены 8 июля 1774 года в Рагузе анонимной посылкой. Екатерина осталась не довольна результатом допроса: «…велите к тому прибавить, что никто ни малейшего не имеет сомнения о том, что она авантюрьерка, и для того вы ей советуйте, чтоб она тону убавила и чистосердечно призналась в том, кто её заставил играть сию роль, и откудова она родом, и давно ли плутни сии примышлены».
ПоIIный допрос не принёс желанных результатов — самозванка своих показаний не меняла, настаивая на своём благородном происхождении, просила встречи с императрицей, упорно отрицала приписываемые ей притязания на престол, писала письма «влиятельным друзьям» с просьбами о помощи. Князь Голицын описал «Елизавету» так: «Её изворотливая душа способна ко великой лжи и обману». Тем временем состояние здоровья заключённой ухудшалось и, по мнению врача, самозванка вот-вот умрёт. После долгих и бессмысленных допросов и очных ставок, Екатерина предложила заключённой освобождение в обмен на признание: девушке предлагалось рассказать правду о своём происхождении, раскаяться в обмане и признать своё простое происхождение; после чего она получила бы свободу и разрешение на брак с Филиппом Лимбургом, если того пожелает.
Заключённая отказалась. Причиной тому, скорее всего, стала привычная для «княжны» атмосфера тайны — она просто не смогла бы жить «обычной женщиной», потому предпочла остаться благородных кровей, пусть и бездоказательно. 4 декабря 1775 года заключённая умерла в Петропавловской крепости, не открыв тайну своего происхождения даже на исповеди. Похоронена во дворе крепости без обрядов и церемоний. Официальная причина смерти — туберкулёз. Свита «княжны» была освобождена, каждый получил по 100 рублей, после подписки о неразглашении подробностей дела. Слуги получили по 50 рублей и некоторые вещи хозяйки. Все были вывезены из России. Не сохранилось ни одного портрета загадочной самозванки. Остались лишь словесные описания, которые, впрочем, очень субъективны. Граф Алексей Орлов описал девушку так: «Росту небольшого, тела очень сухого, лицом ни бела, ни черна, а глаза имеет большие и открытые, цветом тёмно-карие, косы и брови тёмно-русые, а на лице есть и веснушки».
По словам графа Валишевского: «Она юна, прекрасна и удивительно грациозна. У нее пепельные волосы, как у Елизаветы, цвет глаз постоянно меняется — они то синие, то иссиня-черные, что придает ее лицу некую загадочность и мечтательность, и, глядя на нее, кажется, будто и сама она вся соткана из грез. У нее благородные манеры — похоже, она получила прекрасное воспитание. Она выдает себя за черкешенку, точнее, так называют ее многие, — племянницу знатного, богатого перса…».
Князь Голицын, проводивший расследование и допросы самозванки описал её так: «Насколько можно судить, она — натура чувствительная и пылкая. У нее живой ум, она обладает широкими познаниями, свободно владеет французским и немецким и говорит без всякого акцента. По ее словам, эту удивительную способность к языкам она открыла в себе, когда странствовала по разным государствам. За довольно короткий срок ей удалось выучить английский и итальянский, а будучи в Персии, она научилась говорить по-персидски
