Источник «Царицын ключ» находится справа (по направлению на Медвежьегоск) от дороги, на 35 километре, перед деревней Толвуя. Местоположение ключа можно определить по невысокому штакетнику, расположенному метрах в пятидесяти от дороги.

С ключом и с находящейся недалеко от него деревней Толвуя связана очень интересная история.

Борис Годунов, пришедший к власти в 1598 году, и не принадлежавший к династии Рюриковичей, сильно опасался за свою власть и стремился любым способом удалить всех возможных претендентов на престол. Боярин Федор Никитич Романов в глазах Годунова был наиболее опасным из претендентов на царскую корону, поскольку являлся родным братом Анастасии Романовой, одной из жен Ивана Грозного. Федор Никитич был сослан в Антониев Сийский монастырь (в 150 км от Архангельска) и там пострижен в монашество под именем Филарета.

Сын его Михаил — будущий первый царь из рода Романовых — с маленькой сестрой были сосланы на Бело-озеро.

Супругу Федора Никитича, Ксению Ивановну, насильно постригли в монахини под именем Марфы и сослали в Заонежье, в Толвуйский погост.

Озерецковский, путешествуя в конце восемнадцатого века по Онежскому озеру, так описывает виденный им Толвуйский погост: «Толвуйского погоста жители, которых по последней ревизии 1300, довольно имеют пашен и сенокосов, без покупки пробавляются своим хлебом. Напротив того в лесе имеют недостаток, который заставляет их обходится с дровами бережливо, а потому топят свои бани по одному разу в неделю. Зимний промысел толвуйских жителей состоит в возе соли с берегов Белого моря в города Повенец и Олонец. Осеннее время препровождают они в ловле рыбы, за которую забирают они наперед у скупщиков по 7 гривен за пуд».

Вода из источника действительно обладает очень сильным успокаивающим эффектом. По рассказам местных жителей источник постепенно иссякает, давая с каждым годом все меньше и меньше целебной воды.

В начале семнадцатого века на Толвуйском погосте стояли три деревянные церкви: Георгиевская, Троицкая и Никольская. На месте Георгиевской церкви в 1869 году построена каменная, которая существует до сих пор. На месте сгоревшей в 1893 году Троицкой в начале двадцатого века была построена часовня в честь Трехсотлетия дома Романовых. По указанию церковных летописей к северу от бывших церквей стоял терем, в котором и «пребывала в ссылке» инокиня Марфа.

Надо сказать, что инокиня Марфа не забыла доброго отношения толвуян: после воцарения ее сына помогавшие ей крестьяне были пожалованы деревнями, а «поп Ермолай Герасимов с сыном Исааком» за доброе отношение «дворцовой волосткой в Петровском погосте в Челмужах». В Челмужах, расположенных на восточном берегу Онежского озера, сохранилась деревянная Богоявленская церковь — ровесница описываемых событий.
По рассказам толвуйских старожилов, «… терем Марфы Ивановны находился позади крестьянских селений погоста Толвуи, в прямой почти линии с церквью, на северо-восток от нее». Судя по размерам фундамента, жилище узницы не было обширно.

Терем опальной боярыни стоял на возвышенном месте, вид из окон открывался на Онего, белое зимой, а летом видны были зеленые леса Палеострова. Тридцатилетняя инокиня Марфа Ивановна болела, а «пищевое довольствие» поначалу было очень скудным.
У инокини Марфы «от совершившихся переживаний началась портежная болезнь» (эпилепсия). Сочувствуя ей в «портежной болезни», толвуяне и указали ей на близкий к погосту целебный источник.
Инокиню Марфу называли в Толвуе не иначе, как «Царица». До сих пор источник, из которого она брала воду, носит название «Царицын ключ».