По своей должности кабинет-секретарь Волынский обязывался регулярно докладывать императрице о состоянии дел в Российской империи. Часто обходя советы временщика Бирона, он предлагал Анне Иоанновне новые неожиданные прожекты и конкретные государственные решения. Первоначально деятельность нового кабинет-министра императрице нравилась, она отдавала должное его опыту, уму и действиям. Но после получения от него служебных записок – «генеральных рассуждений о поправлении внутренних государственных дел», в которых им излагались не только разные предложения, касавшиеся укрепления границ, церковного устройства, правосудия и торговли, но и факты о том, что государыня окружает себя лицами недостойными и отдаляет достойных, Анна Иоанновна резко изменяет свое отношение к Волынскому. На одном из докладов она даже резко обрывает кабинет-министра, просит его перечислить недостойных, по его мнению, людей и холодно замечает ему: «Ты даешь мне советы, как будто молодому государю». После этого Волынскому пришлось признать свое поражение и он почувствовал приближение царской опалы.

Обойденный кабинет-министром временщик Бирон потребовал от Анны Иоанновны разъяснения, кого же Волынский в своей записке «приводил в подозрение». Пусть он разъяснит то, что в своей записке изложил в темных и двусмысленных выражениях, иначе он, Волынский, должен быть признан виновным в поступке «крайне непристойном и предерзностном, так как он осмелился наставления, годные для малолетних, давать мудрой государыне, которой великие качества и добродетели весь свет превозносит». Герцог Бирон потребовал, чтобы Волынского немедленно предали суду. Императрица колебалась. Тогда Бирон категорически заявил императрице: «Либо он, либо я! Если Волынский не будет предан суду, я принужден буду навсегда выехать из России. Если он не будет судим, то на мне останется вечное бесчестие». Императрица вынуждена была дать свое согласие и приказала «нарядить суд над Волынским».

Один из основоположников русской исторической мысли Н.И. Костомаров (1817–1885) в своем классическом исследовании «История России в жизнеописаниях ее главнейших деятелей» отмечал, что «скорое возвышение вскружило голову Волынскому, он открыто игнорировал Бирона, перессорился со многими важными и влиятельными лицами – Остерманом, князем Куракиным, адмиралом Головиным. Вступил в неприязнь с Минихом и даже самою императрицею стал недоволен, произнося в кругу своих друзей на ее счет колкие замечания и шутки».

По мнению Н.И. Костомарова, «Волынский зазнался, ставши кабинет-министром, и своей неосторожностью не только нанес себе огромный вред, но и привел к трагическим последствиям судьбы своих единомышленников, арестованных и подвергнутых жестоким пыткам в застенках Тайной канцелярии».

В апреле 1740 года Волынского допросили в судебной комиссии, членами которой являлись генералы Григорий Чернышов, Андрей Ушаков, Александр Румянцев, князья Иван Трубецкой, Репнин, Михайло Хрущев, Василий Новосильцев, Иван Неплюев и Петр Шапов. Под пытками в застенках Тайной канцелярии Волынский назвал имена тех, кого в поданной императрице записке назвал опасными для нее людьми. При следующем допросе бывший кабинет-министр сознался, что «все прежнее он написал по злобе на них». Сознавался также, что, получив высокую должность, «возомнил, что стал очень умен, а ныне видит, что от глупости он все врал со злобы». Его пытали на дыбе, дали сначала восемь, потом шестнадцать ударов кнутом. Под пыткой он ничего нового на себя не показал, хотя признался, что брал взятки с купцов товарами и деньгами, что «бывши губернатором в Казани, наживался взятками и нахватал их тысяч на семь».

Верховный суд, сенаторы и пятнадцать особ, утвержденных императрицей, приговорили А.П. Волынского «к смертной казни через посажение на кол». Причастных к делу друзей-единомышленников бывшего кабинет-министра, которым он читал свой проект, представленый затем императрице, и одобрявших содержание его, Верховный суд приговорил: коммерц-советника сенатора графа П.И. Мусина-Пушкина «к лишению языка и ссылке в Соловки», архитектора П.М. Еропкина и А.Ф. Хрущева «к отрублению головы», государственного российского деятеля Ф.И. Соймонова и секретаря кабинет-министра Вильгельма Эйхлера высший судебный орган Российской империи приговорил «к наказанию кнутом и вечной каторге». По решению Верховного суда у всех осужденных были конфискованы земельные наделы, поместья и городские усадьбы.

Императрица утвердила приговор Верховного суда. Казнь состоялась на эшафоте, построенном на Сытном рынке, близ крепости. Перед этим приговоренным отрезали языки. По дороге на казнь кровь лилась изо рта осужденных. При виде ужасных орудий казни на эшафоте Волынский потерял сознание. Прискакавший к эшафоту адъютант зачитал указ, которым государыня милостиво заменила приговор «посажение своего кабинет-министра на кол на отрубление головы».

Тела казненных Волынского, Еропкина и Хрущева оставались на эшафоте для всеобщего обозрения в течение одного часа, а затем их отвезли во двор церкви Самсона Странноприимца и похоронили в общей могиле.

Через три дня после казни арестовали сына и дочерей Волынского и этапировали их в Сибирь. Дочерей насильно постригли в монахини. Брата Волынского без всякого на то повода заключили в каземат Петропавловской крепости. После смерти Анны Иоанновны в том же 1740 году новая правительница Анна Леопольдовна освободила всех арестованных и распорядилась признать незаконным обряд пострига в монахини дочерей казненного кабинет-министра.

После восшествия на престол Елизавета Петровна даже способствовала выдаче замуж за знатных столичных особ обеих дочерей казненного А.П. Волынского. Одна из них, Анна Артемьевна, стала женой графа А.С. Гендрикова – брата знаменитой статс-дамы и обер-гофмейстерины императрицы графини Марии Семеновны Чоглоковой, а в качестве приданого ей было возвращено конфискованное в 1740 году поместье отца.

Несколько слов о графине Марии Семеновне Чоглоковой (урожд. Гендриковой). Статс-дама являлась племянницей Екатерины I и, следовательно, двоюродной сестрой Елизаветы Петровны. В 1742 году Елизавета подписала указ о пожаловании графского титула всем кузенам и кузинам Гендриковым, в том числе и М.С. Чоглоковой. В 1744 году после свадьбы великого князя Петра Федоровича Марию Чоглокову назначили гофмейстериной к будущей императрице Екатерине II.

В конце XVIII – начале XIX столетия бывший участок Волынского принадлежал графам Шереметевым (отцу и сыну). Именно в этот период, по мнению Б.М. Кирикова, автора книги «Большая Конюшенная», огромный земельный надел, простирающийся от набережной реки Мойки до Большой Конюшенной площади, «каким-то образом оказался разделен на два самостоятельных участка. Один из них (№ 21 по Большой Конюшенной улице) выходил продольной стороной в Волынский переулок; другой (№ 23), меньший по ширине, тянулся вдоль границы с двором Французской реформатской церкви».