江戸においても、井伊によって弾圧が行われた。特に水戸藩への弾圧は苛烈を極め、家老の安島帯刀は切腹、奥右筆の茅根伊予之介は斬罪、密勅を江戸に運ぶのに関わった鵜飼吉左衛門・幸吉父子はそれぞれ斬罪・獄門となった。大名や旗本では徳川斉昭が永蟄居、一橋慶喜・伊達宗城（宇和島藩主）・山内容堂（土佐藩主）らが隠居謹慎に処されたほか、一橋派と目された幕臣の岩瀬忠震や永井尚志が免職のうえ永蟄居を命ぜられ、さらには老中の太田資始・間部詮勝も罷免された。また、逮捕された三条家家臣の飯泉喜内の手紙から、検挙者が増え、橋本左内なども捕縛された。京都で捕らえられた人物は江戸に送られ、江戸の逮捕者とともに取調べが行われた。取調べの結果、橋本左内・頼三樹三郎・飯泉喜内・松下村塾の主催者吉田松陰は斬罪となった。梅田雲浜や小林良典、密勅に関わった薩摩藩士日下部伊三治らは獄死した。これら世論や朝廷へ働きかける運動家、オピニオンリーダー、その保護者やシンパである封建諸侯、幕府内部の実務官僚らが標的となった政治的弾圧を「安政の大獄」と呼ぶ。水戸藩内では戊午の密勅返還問題を巡りセクト主義に陥り、激派と鎮派（暫進的改革派）に分裂、彼等と対抗する門閥派の諸生党と混迷を極める結果になる。
このころ、京都へ尊王攘夷派の志士が集い、「天誅」と称して反対派を暗殺するなど、治安が極端に悪化していた。安政の大獄に関わった九条家家臣の島田左近の暗殺に端を発したこれらのテロ行為は、幕臣や公家を恐怖に陥れた。逆に、尊攘派の代表と見られた姉小路公知が暗殺される事件（朔平門外の変）や尊攘志士の本間精一郎が暗殺される事件も起きた。岩倉具視ら公武合体派の公家は排除され、三条実美ら尊王攘夷派の公家が朝議を動かすようになり、公武合体派の勢力は低下した。。
しかし長州藩内で旧攘夷派の粛清が続くなか、同年末に野村望東尼に激励された高杉晋作が奇兵隊などの諸隊を糾合し長府功山寺にて挙兵（功山寺挙兵）。翌年初頭、藩中枢部の籠もる萩城を攻撃し、俗論派を壊滅させて再び藩論を反幕派へ奪回した。藩論の再転換により、既定の降伏条件を履行しない長州藩へのいらだちは高まり、小笠原長行・勘定奉行小栗忠順ら強硬派による長州再征論が浮上し、将軍家茂は再度上洛する。