Rodzina cesarska została wysłana na Syberię, gdzie przebywała w areszcie domowym. W kwietniu i maju 1918 r. członkowie rodziny Romanowów zostali przeniesieni do domu Ipatiewa – domu kupieckiego w Jekaterynburgu.
Po rewolucji, w czerwcu wybuchła wojna domowa pomiędzy bolszewicką „czerwoną” armią a antybolszewickimi „białymi” siłami rosyjskimi. Do lipca, Biała armia posuwała się w kierunku Jekaterynburga.
Władze lokalne otrzymały rozkaz, aby nie dopuścić do uratowania Romanowów, a po tajnym posiedzeniu Rady Sowieckiej Jekaterynburga rodzina cesarska została skazana na śmierć.
W nocy 16 lipca 1918 roku rodzinie kazano się ubrać i zejść do piwnicy Domu Ipatiewa, gdzie ustawiono ich w szeregu, jakby pozowali do rodzinnej fotografii. Tam zostali rozstrzelani i zabici bagnetami przez bolszewickie oddziały.
Szczątki rodziny zostały odkryte w masowym grobie na Uralu w 1991 roku. Późniejsze testy DNA potwierdziły tożsamość Mikołaja, Aleksandry i trzech ich córek.
Szczątki Aleksieja i jednej z jego sióstr pozostały tajemnicą aż do 2007 roku, kiedy to odkryto drugi grób w pobliżu większego masowego grobu. Grób zawierał szczątki dwóch częściowo spalonych szkieletów, które, jak wykazały późniejsze badania DNA, należały do Aleksego i jednej z jego sióstr, prawdopodobnie Anastazji lub Marii.
Anastazja Romanow
W następstwie egzekucji cara Mikołaja pojawiły się pogłoski, że jego najmłodsza córka, Anastazja Romanow, mogła uniknąć ponurego losu swojej rodziny. Legenda ta utrzymywała się przez prawie sto lat, inspirując liczne książki i filmy. Przez lata zgłosiły się dziesiątki kobiet, które twierdziły, że są księżniczkami Romanowów.
Najbardziej znanym oszustem Anastazji była Anna Anderson, młoda kobieta wyciągnięta z kanału w Berlinie w Niemczech w 1920 roku po próbie samobójczej. Anderson została wysłana do przytułku, gdzie powiedziała pacjentom, że jest Wielką Księżną Anastazją.
Jej twierdzenia otrzymał uwagę publiczną, choć większość członków rozszerzonej rodziny Romanowów wierzył jej być oszustem. Prywatne śledztwo sfinansowane przez brata carycy Aleksandry w 1927 roku wykazało, że Anna Anderson była w rzeczywistości polską pracownicą fabryki o nazwisku Franziska Schanzkowska z historią choroby psychicznej.