Больше о суете мирской Морозова не помышляла и в 1670 г. под именем Феодоры тайно постриглась в монахини. Она твердо вознамерилась стоять за веру, удалилась от хозяйских дел в своих многочисленных вотчинах и перестала появляться во дворце. Тем временем гонения на раскольников усилились: их вешали, резали языки, рубили руки. Царь долго терпел непокорство Морозовой. Может, в память об умершей жене, чьей лучшей подругой она была, может, надеялся, что блажь бабья пройдет. «Огненная ярость» Алексея Михайловича обрушилась на боярыню за открытое неповиновение царской воле. В январе 1671 г. Феодосия Прокопьевна наотрез отказалась присутствовать на венчании царя с молодой красавицей Натальей Кирилловной Нарышкиной, будущей матерью Петра I. А ведь Морозова в числе первых боярынь должна была «титлу цареву говорить», благоверным его назвать, руку целовать и вместе со всеми принять благословение архиерея по новому обычаю. Государь, прозванный Тишайшим, не простил открытого бунта. Он несколько раз посылал бояр с приказом покориться его воле, но Морозова не отступила. С тех пор для тысяч старообрядцев она стала символом раскольнического движения.

В ночь на 16 ноября 1671 г. архимандрит Чудова монастыря в Кремле Иоаким и дьякон Ларион объявили непокорной царский указ: «Полно же тебе быть на высоте! Сниди долу! Встав, иди отсюду!» Это «иди» означало лишения всех прав и свободы. Вместе с сестрой, княгиней Е. П. Урусовой, и женой стрелецкого полковника, М.Г. Даниловой, боярыню Морозову под стражей доставили в Чудов монастырь. Здесь ей заковали ноги, руки, шею в «железа конские», а затем на обычных санях, как простолюдинку, повезли через всю Москву на потеху зевакам в далекий Печерский монастырь. Но прежде боярыне прошлось вытерпеть смертные муки и унижения, как и ее единомышленницам. Она висела на дыбе с вывернутыми руками, замерзала обнаженная в снегу, была бита плетьми. Все стерпела – не отступила.

Церковники требовали для Морозовой костра, но воспротивились бояре. Они просили милости для Феодосии Прокопьевны в память о верной службе Глеба и Бориса Морозовых. И царь явил свою «милость». Публичную казнь, которая могла возвысить мученицу и придать ей ореол святости, он заменил земляным острогом в Боровске. Охрана, подкупленная единоверцами, особой жестокости не проявляла. Узницы получали письма, одежду, еду. В этой яме Морозова узнала о скоропостижной смерти единственного сына и о том, что царь роздал все ее имущество и вотчины покорным боярам. Но не о богатстве рыдала и билась о земляные стены узница. Тужила она, что не смогла проститься с сыном, что чужие руки закрыли ему глаза, что причастили умирающего и похоронили по новому обряду.

Вскоре царю донесли о послаблении в содержании староверок. Он велел сменить и ужесточить охрану. В глубокой пятисаженной яме, во тьме и нечистотах, задыхаясь от зловония, умирали голодной смертью три женщины. Первой преставилась княгиня Урусова. В ночь с 1 на 2 ноября 1675 г. скончалась боярыня Морозова. Единственной ее просьбой к тюремщикам было постирать рубаху, чтобы по русскому обычаю встретить смерть в чистом белье. Через месяц скончалась Мария Данилова.

Древнего рода Морозовых больше не существовало. Наказаны были и родные братья опальной боярыни – их казнили в ссылке. Стойкость Феодосии Прокопьевны потрясла современников не только мученичеством, а и тем, что такое поведение для женщины из придворной знати было из ряда вон выходящим: променять знатность и богатство на веру! Да и казнили ее не как безбожницу. Верующие в милосердного Христа казнили православную христианку только за то, что она отстаивала право молиться Богу по-своему!