Во второй половине XVII века в стенах монастыря произошли события, имевшие большое историческое значение. В 1668 году здесь вспыхнуло восстание, направленное против церковной реформы патриарха Никона, поначалу жившем на соседнем Анзерском острове и хорошо известного в монастыре. Став патриархом, Никон, во-первых, перевез в Москву мощи высокочтимого святителя Филиппа, а во-вторых, начал близ Соловков строительство Крестного монастыря на Кий-острове и отписал ему часть богатых соловецких владений, в-третьих, он решил вернуть русскую православную церковь к греческому образцу, что монахи приняли болезненно. Для начала от монастыря отписали все вотчины и промыслы, запретили доставлять на остров деньги и припасы. Затем на острова был отправлен первый отряд царских воинов. В ответ монахи заняли оборону вокруг монастыря.
Четыре года продолжалась пассивная осада острова, но результатов не было. Уговорить мятежников сдаться не удалось, несмотря на то, что вокруг монастыря были сожжены все суда, запасы сена, дров, имущество рыболовных и звериных промыслов. Но борьба закончилась в пользу царского отряда: среди монахов оказался предатель, благодаря которому стрельцы через подземный ход пробрались к стене и ворвались в монастырь. Началась жестокая расправа над монахами-мятежниками. Не принявших покаяние обезглавливали, палили на огне, вешали на деревьях, топили в прорубях, заживо морозили на льду. Упорство в вере и мученичество, с каким «соловецкие сидельцы» приняли смерть, создали вокруг них ореол славы и святости.