有了這麼一些準備，於同治十三年（1874年）九月，楊菊貞偕詹彩鳳，連同榮緒及舅父姚賢瑞，經過一個多月的跋涉，到了北京。他們先去看了夏同善，遞交了胡雪岩的信。夏同善夫婦即接見了楊菊貞姑嫂二人，看了楊乃武京控的訴狀，介紹她二人去叩遍在京的浙江大小官員三十餘人，並叫她們向步軍統領衙門、刑部及都察院投送訴狀。
由於有了胡雪岩別宴上的那次深談，夏同善對楊乃武的案情及解決的辦法也都有了深一層的看法。他情知官官相護，既有利益上的考慮，也有麵子上的考慮。胡雪岩暗示他，楊昌浚及三府已經定案，這時候如果利用平級關係讓他強改，於麵子上是過不去的。辦法隻能如胡雪岩的提示，由上而下，公事公辦，既是上麵壓下來的，於地方官的威嚴也就不至於有太大損害。不過，夏同善也明白，像楊昌浚這樣的人，在打太平軍時立了戰功，名重一時，那麵子就與安定時期一步一步熬過來的地方官有所不同。楊昌浚未必那麼簡單，楊乃武的案子未必那麼好辦。
因為考慮到這一點，他多次訪問了大學士翁同龢。夏同善將楊乃武、葛畢氏一案的原委，向翁同龢作了詳細的陳述，並請翁同龢看了楊乃武的京控訴狀。翁同龢說：“嚴刑取供，素幹禁例，嚴刑之下，何求不得，果有冤情，必使平反。”他答應夏同善，待去刑部查閱全部卷宗後，再商榷。
翁同龢查閱卷宗也並不那麼順利。翁同龢是狀元出身，職位又崇高，朝中官員對他都很尊重。但由於刑部尚書桑春榮先已接到楊乃武一案的“書帕”（書信賄賂），恐翁同龢來閱卷，徒生枝節，遷延拖累，就與翁同龢發生爭執。這時，刑部分管浙江司獄的一個官是林則徐的第五個兒子，他細看過全部資料，也認為案情可疑，不宜輕率入奏，即將全案卷宗送給翁同龢。翁同龢當晚翻閱全卷，發現可疑之處甚多，便逐條簽出，送回刑部，請刑部送回更審。
由於夏同善等浙江在京官員幫助說話，楊菊貞的二次京控總算沒有被駁斥，得到都察院、步軍統領衙門的重視。加上翁同龢的當麵幹預、有關部院的奏疏，並兩宮太後、皇上的諭旨：“務得實情，勿枉勿縱。”刑部不得不派人重新審理此案。
但這次派去的欽差大臣卻是一個庸吏，名叫胡瑞瀾。他是科班出身，從未審理過刑獄案件。其時，劉錫彤、楊昌浚等人都已開始重金賄其左右，並聯絡一些鄉紳聯名向胡瑞瀾寄公稟，說楊乃武謀夫奪妻，是士林奇恥，請速付典刑，以正大法，毋為浮議所動。胡瑞瀾張皇無主意，結果又聽信陪審官之言，用了大刑，日夜熬審。楊乃武這時也已誌堅，雖熬刑仍不誣服。畢秀姑熬刑不過，隻得再次誣服。胡瑞瀾不顧審訊矛盾，照原擬罪名奏結。
夏同善得知此審仍係偏袒，便攜浙籍在京官員張家驤（也是翰林院編修）等人拜訪翁同龢，說胡瑞瀾徇情枉法，非提京複審，無以息眾議而肅官箴。時浙籍汪樹屏、吳以同等人的聯名控狀已到都察院部，詳陳此案的曲折冤情及嚴刑逼供的慘狀，都察院據情轉奏。翁同龢又親見兩宮太後，請將此案提交刑部，務得實情。慈禧聽政以來，對地方權臣疆吏的擅權自恣、目無朝廷深為不滿，亦時思乘便稍挫其氣焰，就派了禦史王昕等人密查。王昕查訪得很細心，回到北京後，如實向慈禧太後麵奏，謂：“此案如不提京複審，萬難理清案情。如確有冤抑，人命關天，皇上皇太後英明仁孝，豈容草菅，權臣弄法，更不能置諸不論。”這話引起了慈禧的重視。這時，翁同龢、夏同善、張家驤等一些在京文臣麵請太後，謂此案如不提京複審，平反冤情，浙江將無一人肯讀書矣。在此情勢下，慈禧才於光緒元年（1875年）12月15日下了一道諭旨：“著即提交刑部秉公審訊，務得確情，毋得稍有疏忽，致幹處戾。”
案情致此，楊菊貞的京控才算有了明白交代。此後，刑部大審，因為氣氛已經與在省內諸堂會審大為不同，楊乃武得以從容將始末道來，尤其講到了他為民寫狀告糧官，結果與知縣劉錫彤結怨之事，畢秀姑也盡訴前番大刑之下，胡亂誣服，都屬迫不得已，並將劉錫彤的兒子劉海升強奸了她，以及劉海升如何哄她，說楊乃武為新科舉人，假供稱他下毒他也不會被砍頭等情況供了出來。
案情大白。最後一步，就是把葛品連屍體運京化驗，看一看是否屬於中毒致死。如果是，再查明毒從何來。如果不是，屬於病亡，自然就不再有偏抑了。
光緒二年（1876年）12月初，葛品連屍棺到京。初九日，刑部提集人犯，到海會寺驗屍。刑部仵作報稱無毒。兩旁觀眾歡聲雷動，喊叫“青天有眼”。
刑部結束此案的奏疏，到光緒三年（1877年）2月2日才上去。2月16日，慈禧下旨，批準了刑部奏疏，楊昌浚等三府有關官員及胡瑞瀾著即革職，劉錫彤“發往黑龍江效力贖罪，年逾七十不準收贖”。2月底，楊乃武、畢秀姑出獄。
楊乃武出獄後，對夏同善、張家驤一些在京的浙江同鄉，一一踵門叩謝，一個月以後才回到杭州，即去叩謝了胡雪岩。楊乃武一案，若不是在胡雪岩這裏有一個轉折，不知要拖到何時。楊菊貞等人在京的用度及聯絡，多虧了胡雪岩寫信給他的錢莊檔手，時相關照。後來，胡雪岩又與吳以同商定，派吳以同早日赴京周旋安排，才有了這麼一個好結果。