Яицкий городок, куда Пугачев и Сытников (Филиппов) направились 15 ноября 1772 года, был столицей Яицкого казачьего войска. В начале того же года местные казаки восстали, но спустя полгода бунт был подавлен. Пугачев, несомненно, знал об этих событиях, причем имеются сведения, что о бунте он слышал «прежде еще побега» в Польшу. Сопровождавшему его Сытникову он рассказал о том, что на самом деле едет, чтобы увести яицких казаков на Кубань и что «у него на границе оставлено до двух сот тысяч рублев товару, ис которых он то бежавшее Яицкое войско и коштовать будет». Пугачев сообщил, своему спутнику что намеревается стать войсковым атаманом. Сытников эту идею одобрил и заверил, что казаки его «атаманом сделают» и пойдут с ним «с радостию». Емельян, в свою очередь, пообещал, что не забудет Семена Филипповича — став атаманом, сделает его старшиной.
В дороге Пугачев часто возвращался к этой теме, об уходе на Кубань он говорил на Таловом умете (постоялом дворе), где они ночевали. Сначала Емельян, выдававший себя за богатого купца, говорил об этом с держателем умета Степаном Оболяевым по прозвищу Еремина Курица, а затем с яицкими казаками братьями Григорием и Ефремом Закладновыми. Казаки благосклонно отнеслись к его планам, тем более что «несогласные» и раньше, сразу после подавления бунта, собирались бежать в персидские земли, где будто бы издавна селились вольные казаки.
Познакомился Емельян и с участником недавнего бунта Денисом Пьяновым, в доме которого в Яицком городке он с Сытниковым остановился. В разговоре с Пьяновым Пугачев узнал недавнюю историю солдата Федота Ивановича Богомолова, объявившего себя Петром III. В марте 1772 года в станице Дубовской под Царицыном он был схвачен, отправлен в Сибирь на каторжные работы, но по дороге скончался. Хотя в народе стали ходить слухи, что он спасся. Возможно, этот рассказ и подтолкнул Пугачева к созданию собственной легенды.
Если доверять показаниям Пугачева, данным в декабре 1774 года в Москве, во время разговора с Пьяновым он похвастал, что каждому ушедшему с ним казаку он даст по 12 рублей. Засомневавшемуся в этих словах собеседнику он сообщил, что на самом деле является царем Петром Федоровичем. Он рассказал историю своего чудесного спасения, которую с некоторыми вариациями будет повторять еще много раз: «Меня пришла гвардия и взяла под караул, а капитан Маслов и отпустил. И я ходил в Польше, в Цареграде, в Египте, а оттоль пришол к вам на Яик». Известно, что именно после общения самозванца с Пьяновым по Яику пошли слухи, что у старого казака побывал сам «государь». Правда, на первых допросах Пугачев говорил, что мысль выдать себя за императора Петра III была внушена ему раскольниками Коровкой, Кожевниковым и Филаретом, но, после очных ставок с ними, Пугачев, встав на колени, заявил, что он оклеветал этих людей.
Сейчас сложно понять, для чего донской казак Емельян Пугачев назвал себя царем. На допросах в Яицком городке в сентябре 1774 года он утверждал: «Дальнаго намерения, чтобы завладеть всем Российским царством, не имел, ибо, разсуждая о себе, не думал к правлению быть, по неумению грамоте, способен. А шол на то: естли удастся чем поживиться или убиту быть на войне — вить всё я заслужил смерть, — так лутче умереть на войне... так похвальней быть со славою убиту!»
На допросах Пугачев утверждал, что Пьянов обещал ему поговорить со стариками о намерении «государя» увести казаков на Кубань и передать ему, «што оне скажут». Если верить показаниям самозванца, через некоторое время Денис Степанович принес ответ: старики намерение одобрили, но решили, что его нужно обсудить со всеми казаками, когда они соберутся перед Рождеством «на багренье» — зимний лов рыбы. У Пьянова в Яицком городке Пугачев с товарищекм прожили неделю, все это время будущий мятежник ходил по городку и слушал разговоры казаков, из которых было ясно, что «казаки нынешним состоянием недовольны, и один другому рассказывали свои обиды, бывшие им от старшин».
29 ноября Пугачев и Сытников отправились обратно в Мечетную слободу. Но так как у Сытникова «были возы тяжелые», а Емельян вез лишь небольшое количество рыбы, то он уехал вперед. По пути он остановился на Таловом умете и снова говорил с Ереминой Курицей и братьями Закладновыми об уводе казаков на Кубань, а по некоторым слухам, даже «открылся» Григорию Закладнову, что он «император». Из Мечетной слободы Пугачева собирался в Малыковку — то ли он намеревался продать там рыбу, то ли ехать далее в Симбирск для получения в провинциальной канцелярии «определения к жительству на реку Иргиз». Однако 18 декабря в Малыковке его арестовали по доносу Семена Сытникова, сообщившего в Мечетной слободе тамошнему смотрителю Федоту Фадееву и сотскому Протопопову о намерении Пугачева увести казаков на Кубань под власть турецкого султана. Протопопов отправился в Малыковку, где при участии местных жителей, а также игумена Филарета арестовал Пугачева.
На первом же допросе Емелька признался, что он беглый донской казак и что вел с Денисом Пьяновым разговоры об уходе казаков «в Турецкую область, на реку Лобу». При этом он уверял, что не собирался переводить казаков в подданство султана, и отрицал, что кому-то говорил о деньгах, якобы обещанных турецким пашой казакам. Да и сами разговоры об уходе на Кубань он просил не воспринимать всерьез: «...всё-де оное проговаривал он, Пугачев, тому казаку, смеючись, пьяной». После таких показаний управитель Малыковской волости Алексея Познякова решил отослать его в более высокую инстанцию — Симбирскую провинциальную канцелярию. Туда он и был отправлен под караулом уже на следующий день, 19 декабря.
По дороге в Симбирск он несколько раз пытался бежать, обещая свои конвоирам крестьянам Василию Шмоткину и Василию Попову деньги, якобы оставленные у Филарета. В Симбирске он пробыл несколько дней, после чего чиновники сочли нужным отослать колодника в более высокую инстанцию — в Казанскую губернскую канцелярию, куда он и был отправлен в последний день 1772 года. В Казань Пугачева привезли 4 января 1773-го, а 7 января допросили. На этом допросе арестант кратко рассказал о своих скитаниях, во время которых, по его словам, «он никакова воровства и противностей законам не учинил». Кроме того, он был осмотрен «заплечным мастером», подтвердившим его слова, что он «подлинно был наказан плетьми, а не кнутом».
В Казани Пугачева сначала посадили в колодничью палату («черную» тюрьму) при местной губернской канцелярии. Однако канцелярию за ветхостью собрались сносить, а потому в марте 1773 года заключенных перевели на общий тюремный двор в «острог». Здесь Емельян пробыл до 29 мая. Все это время Пугачев, как и прочие арестанты, «употреблялся... во всякия казеныя работы», в том числе и разгружал дровяные баржи. Кроме того, арестантам разрешалось просить милостыню у местных жителей, для чего позволялось даже заходить в дома, правда в сопровождении охраны. Пугачев и здесь попытался выделиться из толпы. «Вина же я тогда не пил, — вспоминал он на одном из допросов, — и временем молился Богу, почему протчия колодники, также и солдаты почитали меня добрым человеком». Все это время он размышлял о том, как бы освободиться из заключения. Поначалу Емельян Иванович рассчитывал на помощь староверов. Он при первой же возможности передавал письма с просьбами о помощи Филарету. Так купцу-раскольнику Ивану Ивановичу Седухину (самозванец называл его Хлебниковым) Пугачев рассказав, что страдает за «крест и бороду», вручил ему очередное письмо Филарету с просьбой, «чтоб Филарет старался о освобождении и прислал бы к нему деньги». Однако это письмо Седухин передал адресату только осенью 1773 года.
Другим знакомым Пугачева был купец-старовер Василий Федорович Щолоков, приятель старца Филарета. Пугачев ему рассказал, что его-де «взяли по поклепному делу да за крест и бороду», а также передал просьбу, якобы исходившую от Филарета, позаботиться о бедном арестанте — поговорить о его деле с губернатором или еще каким-нибудь представителем власти. Щолоков сдержал обещание — обратился к секретарю губернской канцелярии Андриану Аврамову с просьбой поспособствовать освобождению Пугачева — если, конечно, «до него дело невелико и непротивно законам», — добавив, что Филарет за это «вам служить будет». Однако секретарь, по словам купца, ответил: «Мне де ничего не надобно. А когда де дело рассмотрено будет, тогда резолюция последует». На свободу Пугачев, конечно, не вышел, но ручные кандалы с него сняли, а на ноги «положили» лишь «легинькия железы».
21 марта 1773 года, спустя два с половиной месяца после присылки арестанта в Казань, губернатор Яков Ларионович Брандт отправил в Сенат донесение с изложением материалов его дела. Разговоры Пугачева об уводе яицких казаков на Кубань, по мнению губернатора, происходили лишь от пьянства и «от сущего его невежества», а потому не требовали дополнительного расследования. За эти «непристойные и вредные слова», а также за побег в Польшу Брандт предлагал, «учиня наказание кнутом», сослать Пугачева «на вечное житье в Сибирь». В Петербурге согласились с предложением казанского губернатора. Согласно определению генерал-прокурора Сената Александра Алексеевича Вяземского от 6 мая 1773 года, преступному казаку следовало «учинить наказание плетьми и послать, так, как бродягу и привыкшего к праздной и продерской притом жизни, в город Пелым, где и употреблять его в казенную работу такую, какая случиться может, давая за то ему в пропитание по три копейки на день. Однако ж накрепко за ним смотреть того, чтоб он оттуда утечки учинить не мог». Это определение было одобрено Екатериной II (так она впервые услышала о Пугачеве), то есть уже стало повелением самой императрицы. Вяземский сообщил о нем Брандту в письме от 10 мая. Письмо пришло 1 июня, но к тому времени Емельян уже бежал из заключения.
Еще в марте он подговорил к побегу арестанта Парфена Дружинина, бывшего купца. Бежать планировали по реке Казанке. Уже была готова лодка, купленная семнадцатилетним сыном Дружинина Филимоном, однако подходящего случая для побега так и нашлось. Они разработали новый план. В этот раз Пугачев решил, что, «не подговоря с собою к побегу салдата караульнова, уйтить не только трудно, но и нельзя». Он убедил бежать с ними солдата Григория Мищенкова, приметив в нем «наклонность и неудовольствие в его жизни». По приказанию Дружинина его сын купил лошадь и телегу, с которыми в назначенное время должен был дожидаться беглецов в условленном месте.
Утром 29 мая 1773 года Пугачев и Дружинин под конвоем двух солдат (один из них — Григорий Мищенков) отправились «для испрошения милостыни» к дружининскому родственнику попу Ивану Ефимову. Здесь они собирались обезвредить не посвященного в их планы второго конвоира Дениса Рыбакова, напоив его. Дружинин дал Ефимову денег и попросил купить вина, пива и меду. Беглецы напоили почти до беспамятства Рыбакова, сами же старались много не пить. Выйдя за ворота, они сели в кибитку, подготовленную сыном Дружинина, у Арского поля высадили конвоира. В середине июля или начале августа 1773 года Пугачев, бросивший по дороге своих товарищей по бегству, добрался в земли Яицкого войска, в знакомый ему Таловый умет в 60 верстах от Яицкого городка, на постоялый двор Степана Оболяева.
Власти не сразу начали искать беглецов. На следующий день после побега караульный офицер Зыков донес о случившемся своему начальнику капитану Васильеву, тот подал рапорт в губернскую канцелярию лишь 1 июня. Рапорт поступил в канцелярию 3 июня, тогда казанский губернатор Брандт приказал искать «утеклецов» в Алате (на родине Дружинина) и в Малыковской волости на Иргизе.
Письмо генерал-прокурору Брандт написал лишь 21 июня, причем не отправил его с нарочным, а сдал на почту, где оно пролежало шесть дней. В Петербург это послание пришло только 8 августа. 14 августа Военная коллегия предписала начальству Войска Донского и оренбургскому губернатору Ивану Андреевичу Рейнсдорпу найти Пугачева и «за особливым конвоем» вернуть в Казань. Рейнсдорп должен был выяснить, «не шатается ли» беглец в пределах Оренбургской губернии, «а особливо Яицкого войска в жилищах». Петербургское руководство не ошиблось в предположении, что «Емельку» следует искать на Яике. Однако, когда 18 сентября 1773 года Рейнсдорп сообщал в Военную коллегию, что меры он принял, но беглецов пока отыскать не удалось, Пугачев уже возглавил восстание и всенародно объявил себя «императором».