于是，在宋神宗的授意之下，御史台立即派出以皇甫遵为首的队伍，前往湖州逮捕苏轼，并将他押解回京城。
八月十八日，苏东坡被正式投入御史台的牢狱之中。
据《汉书》，御史台院内柏树苍苍，常有乌鸦栖居其上，御史台故称为“乌台”，亦称“柏台”。“乌台诗案”由此得名。
古代时期的御史台，就相当于如今的纪委监察部，专门负责纠察百官。凡是出了问题的官员，都会有御史台负责逮捕关押。
审讯者常对苏轼通宵审问，在巨大精神压力下，他对大多数讽刺新法的指控供认不讳。
十月十五日，御史台上报了审理情况。案情报告洋洋洒洒，其中苏轼的交代材料就有数万字之多。
李定、王珪等人必欲置苏轼于死地而后快，但神宗却有些举棋不定。他本无意杀苏轼，何况太祖当年早有誓约，除叛逆谋反罪外，一概不杀大臣。他不想在自己手里开这个先例。
话说苏轼被皇甫遵押送至太湖的芦香亭下时，当晚，风涛寂静，月色如画。苏轼唯恐被定罪后连累一众好友，不如投水而去，一了百了。
当苏轼转念想到弟弟苏辙，又决心要活下去。
到了都城开封，苏轼被下到大狱中，屡遭拷问，李定等人一定要将他置于死地。
入狱不久，就有官员询问苏轼有没有可以免死的誓书铁券。按惯例，这种询问只针对死囚。对此，苏轼自忖凶多吉少，他把平时服用的一种叫青金丹的类似于安眠药的东西偷偷藏下一些，准备一旦宣布死刑，就超量服用自尽。有个名叫梁成的狱卒早就仰慕苏轼的才学和为人，每天好言安慰，苏轼认为自己必死无疑，索性写了两首绝笔诗托梁成送给苏辙，其中一首是这样写的：
圣主宽容德似春，小臣孤直自危身。
百年未了先偿债，十口无依更累人。
是处青山可藏骨，他年夜雨独伤神。
与君世世为兄弟，更结人间未了因。
宋神宗派人捉拿苏轼，并没有要求连夜抓捕归案，而李定这样的小人为了迎合皇帝的喜好，掏空心思罗织文字狱，一定要把苏轼的罪名挖得更深刻。
后来，苏轼回忆说，刚到御史台狱时，自度不能活，就想不食而死。然而，神宗皇帝派遣专使到狱中传讯，使得狱卒们不敢造次。
苏轼自度神宗皇帝无意杀他，遂苟延残喘，得以熬了过来。
十月十五日，在狱中得知太皇太后曹氏病重有赦，苏轼还作了诗为之祈祷。五天后，太皇太后升遐，苏轼忍痛作挽词二章，曹氏对苏轼有国士之知，苏轼自然是想万死以酬其恩。
苏轼被捕的消息传出，朝野震动。
苏轼的朋友多属旧党，此时多半已遭排斥，自身难保，敢怒而不敢言，然仍有一些人奋不顾身地上书营救。像已退居许昌的范镇，就不顾家人的反对，上书论救。张方平当时已退居南都，也上书朝廷希望能赦免东坡。胞弟苏辙，更是上书神宗，愿解除自己现有的官职为哥哥减罪。即使是新党中人，出于一种正义感，此时也对苏轼施以援手。如时任宰相的吴充就劝神宗宽容些，放苏轼一马。翰林学士章惇、甚至已退居金陵的王安石等，也都以圣明之世，不宜杀才学之士劝说神宗。最后太皇太后曹氏也出来替东坡求情了。
但就在众人出手解救的同时，对苏轼的审讯也一日不曾耽搁。
入狱后，台谏大搞逼供，苏轼想绝食求死，但神宗遣使到狱中关照，苏轼察觉神宗无意杀他，放弃自杀。
为早早结案定罪，台吏的审问便越来越严酷，甚至一审便审个通宵。同样是因为错案而被抓进台狱的开封府尹苏颂，与东坡的关押地仅隔一道墙。苏颂写了几首诗记叙当时的情形，其中有“遥怜北户吴兴守，诟辱通宵不忍闻”两句。“吴兴”即湖州，“吴兴守”指的就是苏轼。
逼供有之，严刑是否也有？以常理推测，虽然苏轼因作诗讽刺朝政被捕入狱，但他毕竟是一位名满天下的才士和朝廷命臣，审讯者对他有辱骂恐吓，有威逼利诱，有日夜不休的审问的摧残和折磨，但不可能对其动粗。
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