Den pressefrihed, som Struensee selv havde indført, blev nu hans skæbne. I en målrettet kampagne udbredte hans modstandere falske påstande på løbesedler og i smædeskrifter. Enkedronningen Juliane Marie, som havde sine egne grunde til at være fjendtligt indstillet over for kongeparret og Struensee, blev midtpunktet i en sammensværgelse, der dannedes ved hoffet af medlemmer af adelen og militæret. Natten til d. 17. januar 1772 kom det til Struensees fald: Struensee, nogle af hans forbundsfæller og Caroline Mathilde blev arresteret.
Under omfattende forhør tilstod først Struensee, senere også Caroline Mathilde deres intime forhold. Struensee blev dømt til døden og dronningen anklaget for ægteskabsbrud. I slutningen af marts 1772 fulgte skilsmisseprocessen mod dronningen, i april blev ægteskabet ophævet. Caroline Mathilde skulle tilbringe resten af sine dage isoleret på Aalborghus. Dommen mod Struensee og hans ven Enevold Brandt stod fast fra begyndelsen i det, der var en ren skueproces, og den var demonstrativt hård: Begge blev d. 28. april 1772 henrettet på grusom vis. Næsten alle Struensees reformer blev trukket tilbage.