На смотр, устроенный царем, вдовевшим уже 2 года, по переписи дворянских «девок» в 1570 году было собрано около 2 тысяч девушек, из которых было отобрано сначала 24, потом 12 девиц.
Из всех городов свезли невест в Слободу, и знатных и незнатных, числом более двух тысяч: каждую представляли ему особенно. Сперва он выбрал 24, а после 12... долго сравнивал их в красоте, в приятностях, в уме; наконец предпочел всем Марфу Васильеву Собакину, в то же время избрав невесту и для своего старшего царевича, Евдокию Богданову Сабурову. Отцы счастливых красавиц из ничего сделались боярами.
В записках немцев Иоганна Таубе и Элерта Крузе, сохранились сведения об этой процедуре. Когда девушек привозили на смотрины, царь «входил в комнату, кланялся им, говорил с ними немного, осматривал и прощался с ними». По свидетельству немцев, последнюю дюжину девушек осматривали уже обнажёнными. При этом присутствовал врач-англичанин Элизеус Бомелиус, выпускник Кембриджа, приехавший на службу в Россию, причём «доктор должен был осмотреть их мочу в стакане».
Брак состоялся 28 октября 1571 года в Александровской слободе, царица Марфа скончалась через 15 дней. Как и в случае с первыми двумя жёнами Ивана, Анастасией Романовной и Марией Темрюковной, ранняя кончина царицы породила подозрения в отравлении и вызвала гнев Ивана; по некоторым данным, в ходе расследования было казнено 20 человек. Добиваясь права заключить запрещённый церковью четвёртый брак, Иван клялся духовенству, что из-за болезни невесты и её скоропостижной смерти она не успела стать ему женой.
Исследование останков Марфы, проведённое в 1990-е годы, не выявило ядовитых металлов и прочих устойчивых веществ; это, впрочем, не исключает использования растительного яда, не поддающегося химическому анализу.
Существует легенда(!), что во время вскрытия гробницы царская невеста лежала в гробу бледная, но как бы живая, не тронутая тлением, несмотря на то что пролежала под землёй 360 лет. Однако в течение нескольких минут её лицо почернело и превратилось в прах.