До конца лета шли постоянные бои Пугачёва с правительственными войсками. 25 августа состоялось его последнее крупное сражение. Бой начался с плохой вести для него: все 24 пушки армии восставших были отбиты кавалерийской атакой. В этом бою погибло более 2000 повстанцев, среди них атаман Овчинников. Более 6000 человек попало в плен. Пугачевцы, разбившись на мелкие отряды, отошли за Волгу. В погоню за ними вышли отряды генералов Мансурова и Голицына, яицкого старшины Бородина и донского полковника Тавинского.

Каразин Н. Н. Бой с пугачёвцами. (1891 г.)
В течение августа-сентября большинство участников восстания было захвачено и отправлено для проведения следствия в Яицкий городок, Симбирск и Оренбург. Чтобы сбить волну мятежей, правительственные войска начали массовые казни. В каждой деревне, в каждом городке, принимавшем Пугачёва, стали вешать вожаков бунтов и назначенных пугачёвцами городских глав и атаманов местных отрядов. Для усиления эффекта устрашения виселицы устанавливались на плоты и пускались по главным рекам восстания. Был пойман в результате предательства и сам Пугачёв.
В специальной клетке, под конвоем, Пугачёва доставили в Москву. По окончании следствия манифестом Екатерины II от 19 декабря 1774 года определён состав суда. Судьями были назначены 14 сенаторов, 11 «персон первых трёх классов», 4 члена Синода и 6 президентов коллегий. Наблюдать за проведением процесса назначен генерал-прокурор Вяземский.
Первое заседание суда состоялось 30 декабря в Тронном зале Кремлёвского дворца. Оглашены и рассмотрены результаты следствия. 31 декабря, утром, в суд доставлен Пугачёв. Стоя на коленях, он ответил на заготовленные вопросы о признании своих преступлений, после чего суд принял решение: «Емельку Пугачёва четвертовать, голову воткнуть на кол, части тела разнести по четырём частям города и положить на колёса, а после на тех местах сжечь». Вместе с Пугачёвым к четвертованию приговорён и Афанасий Перфильев. Ещё три человека – М. Шигаев, Т. Подуров и В. Торнов – приговорены к повешению. И. Н. Зарубин-Чика отправлен для казни в Уфу, где казнён отсечением головы в начале февраля 1775 года.
Приговор приведён в исполнение 10 (21) января 1775 на Болотной площади. По рассказам современников, палач имел тайное указание от Екатерины II сократить мучения осуждённых, и Пугачёву с Перфильевым сначала отсекли головы и лишь потом четвертовали. Стоя на эшафоте, Пугачёв крестился на соборы, кланялся на все стороны и говорил: «Прости, народ православный, отпусти мне, в чём я согрешил перед тобой… прости, народ православный!»
Через несколько минут отрубленная палачом голова была показана народу и оказалась на спице, остальные части тела – на колесе. Казнь Перфильева была последним официальным четвертованием в России.
Так закончилась Крестьянская война 1773–1775 годов. Чрезвычайно тяжёлый ущерб действиями восставших был нанесён металлургической и горнорудной промышленности России, которая восстанавливалась ещё долгие годы. Заводы, созданные по указанию царя Петра I в Прикамье, на Среднем и Южном Урале, развивавшиеся на протяжении десятилетий и обеспечивавшие Россию металлом и другой важной промышленной продукцией, лежали в руинах. Чтобы предать мятеж полному забвению, Екатерина II переименовала Яицкое войско в Уральское, она хотела упразднить его вообще, но потом по просьбе Потёмкина отменила первое решение. Река Яик переименована в Урал, Яицкая крепость в Уральск, Верхне-Яицкая пристань – в Верхнеуральск.

Был упразднён войсковой круг и выборное управление. Выбор атаманов и старшин окончательно перешёл в ведение правительства. У войска отобрали все пушки и запретили их иметь впредь. Волжских казаков, замешанных в бунте, переселили на Северный Кавказ, а Запорожская Сечь была вообще ликвидирована.
По указу Военной коллегии в июле 1774 года атаман Оренбургского казачьего войска Василий Иванович Могутов за участие в борьбе против Емельяна Пугачёва и «удержание войска от бунта» был награждён золотой медалью с портретом Екатерины II, получил премию в размере тысячи рублей и был произведён в чин армейского полковника.
После ликвидации пугачевской армии восстание длились еще почти на протяжении года. Салават Юлаев, активный сподвижник Емельяна Пугачёва, продолжал борьбу в Башкирии до ноября 1774 года, не успокоились выступления крестьян Среднего Поволжья и центральных губерний. Движение в Нижнем Поволжье было подавлено только к лету 1775 года.
На этом мы с вами, друзья, закончим путешествие, которое совершали вместе с казаками Оренбургского войска, и вернёмся к нему позже, но это будут уже другие истории.