Kaarina Maununtytär
Vankeusaika Tukholman linnassa

Syyskuussa 1568 Ruotsin aatelisto pakotti Eerikin luopumaan Ruotsin kruunusta ja vangitutti Eerikin ja Kaarinan. Uudeksi kuninkaaksi asetettiin Eerikin nuorempi veli, entinen Suomen herttua Juhana III, jonka Eerik oli aiemmin vuonna 1563 vanginnut Turun linnassa. Eerik ja Kaarina lapsineen suljettiin ensin Tukholman kuninkaanlinnan huoneisiin, joissa he olivat aiemminkin asuneet, mutta vähän myöhemmin Juhanan muuttaessa linnaan heidät siirrettiin esilinnan luoteiskulman huoneisiin. Tiloja oli aikaisemmin käyttänyt tilikamari, mutta niitä voitiin käyttää myös vankilana, koska niiden ikkunoissa oli kalterit. Huoneista näki ainoastaan linnapihalle, mutta ne eivät olleet huonot, sillä ne oli alun perin rakennettu virastohuoneiksi ja niiden ikkunat olivat "suuret kuin kirkonikkunat". Tarkoituksena ei ollutkaan aiheuttaa ylimääräistä kärsimystä entiselle kuningasparille ja heitä kohdeltiin eri tavalla kuin normaaleja vankeja. Entinen kuninkaallinen perhe sai paljon kynttilöitä vuorokauden pimeitä tunteja varten ja heille tarjottiin säädynmukaista kahdentoista ruokalajin ruokaa hopea-astioilta.
Vaikka olot eivät olleet huonot, Eerikin mielenterveys ilmeisesti järkkyi ja hän myös raivosi Kaarina Maununtyttärelle. Hänen tasapainottomuudestaan kertoo esimerkiksi epätoivoinen ensimmäinen pakoyritys, jossa Eerik yritti viilata vankihuoneistonsa ikkunoiden kalterit rikki. Tämän johdosta pariskunnan olot huononivat, kun suuret osat ikkuna-aukoista päätettiin muurata umpeen. Samaan aikaan Kustaa Vaasan puoliso leskikuningatar Katariina Stenbock otti Kaarinan ja Eerikin lapset Kustaan ja Sigridin huostaansa ja antoi näiden vierailla vanhempiensa luona vain lyhyesti tiettyinä aikoina. Jouluna 1568 perhe sai olla yhdessä Tukholman kuninkaanlinnassa, mutta vain neljä kuukautta myöhemmin huhtikuussa 1569 lapset otettiin jälleen vanhemmilta pois.
Tammikuussa 1569 Ruotsin valtiopäivät kokoontuivat Tukholmaan ja Eerik noudettiin vankilasta ja asetettiin säätyjen eteen tuomittavaksi. Tukholman linnan kappelissa Eerik jälkeläisineen tuomittiin menettämään kaikki oikeudet Ruotsin valtaistuimeen. Näin Ruotsin valtiopäivät siirsivät perimysoikeuden Juhana-herttualle, josta tuli Ruotsin kuningas Juhana III. Juhana lähetti vallankumouksen jälkeen Euroopan ruhtinashuoneille saksaksi ja latinaksi kirjoitetun kirjeen, joissa hän kuvaili Eerikiä julmaksi tyranniksi. Näin Juhana perusteli vallananastustaan myös ulkomaisille kuningashuoneille ja pyrki varmistamaan etteivät Eerik ja Kaarina saaneet apua ulkomailta.
Eerikin ja Kaarinan oloja Tukholman linnassa pahensi lasten poissaolo ja Eerikin mielenterveysongelmat. Syksyllä 1569 olot vielä huononivat. Eerikin vanha vihamies Olof Gustavsson Stenbock, jonka Eerik oli tuominnut viisi vuotta aiemmin kuolemaan, syyllistyi vankilassa väkivaltaan Eerikiä kohtaan ja aiheutti hänelle olkavarteen pahan haavan, joka parani vasta useiden kuukausien päästä. Kun Eerikin jäännökset tutkittiin 1958 Västeråsin tuomiokirkossa, vamman jäljet näkyivät yhä ja osoittivat Eerikin vasemman käsivarren olleen myöhemmin enemmän tai vähemmän halvaantunut.
Vuoden 1570 alkupuoliskolla Kaarinan ja Eerikin olot paranivat jonkin verran. Kaarina synnytti 24. tammikuuta 1570 perheen kolmannen lapsen Henrikin. Eerikin omien kalenterimerkintöjen mukaan Eerik sai tämän jälkeen vierailla vaimonsa luona, joka ilmeisesti tuolloin asui erillään Eerikistä jossakin toisessa linnan osassa. Myöhemmin helmikuussa koko perhe yhdistettiin jälleen, todennäköisesti siksi että Juhanalla oli jo tässä vaiheessa tarkat suunnitelmat siirtää perhe pois Tukholman linnasta. Ajatus entisen kuningasperheen siirtämisestä oli ilmeisesti syntynyt jo vuonna 1568, jolloin Juhana paljasti Eerikin hyväksi tehdyn salaliiton. Vangit olisi turvallisempaa siirtää riittävän kauas pääkaupunki Tukholmasta.