Op 17 juli 1918 rond 02:00 in de nacht werd de familie Romanov en de vier bedienden naar de trap van de kelder begeleid. Nicolaas droeg zijn zoon, want die had moeite met lopen door hemofilie. Er was hun verteld dat de stad werd beschoten en dat ze voor hun eigen veiligheid naar de kelder moesten. Er werden twee stoelen gebracht, één voor de voormalige tsarina en één voor Aleksej die nog herstellend was van zijn laatste bloedingen van de gevolgen van hemofilie. Op dat moment trad het executiepeloton binnen. Jakov Joerovski las het bevel voor om de familie te vermoorden.
Nicolaas vroeg hem zijn woorden te herhalen met de woorden: ‘Wat? Wat?’. Toen werd het vuur geopend. Aleksej overleefde de eerste schoten en werd daarna door Joerovski doodgeschoten met twee kogels door het hoofd. Ook Anastasia en haar zussen leefde nog door de vele sieraden die ze droegen, zij werden met de bajonetten van de geweren doodgestoken. Ook de lijfarts van de familie, de kamerdienaar van de tsaar, de hofdame van de tsarina en de kok van de familie werden vermoord. Bij het begraven van de lijken werd zwavelzuur over de lijken heen gegooid.
Na de moorden werden de lichamen naar buiten gesleept en op vrachtwagens geladen, waarna ze naar een verlaten mijnbouwschacht van een voormalige ijzermijn werden vervoerd genaamd ‘Vier broers’, naar de 4 grote dennenbomen die daar stonden. Aldaar aangekomen ontkleedden ze de lichamen en staken de kleren in brand. De lichamen werden daarop in de ondergelopen mijnschacht gegooid, maar er stond niet genoeg water om ze aan het oog te onttrekken.
De dag daarop werd hun werk om 11 uur ’s morgens gecontroleerd door lokale sovjetleiders en kregen Joerovski en zijn militieleden opdracht de lichamen ergens anders te begraven, waar ze minder makkelijk konden worden gevonden. Joerovski ging daarop de volgende nacht opnieuw naar de mijn en haalde de lichamen er weer uit, waarna hij en zijn militie probeerden de natte lichamen van de tsaar, Alexandra, Aleksej en dokter Botkin te verbranden, wat echter onvoldoende lukte. Joerovski wilde daarop de lichamen in een andere mijnschacht gooien, niet ver daarvandaan. De vrachtwagens die de lichamen vervoerden kwamen echter vast te zitten in de modder op een landweggetje ten noorden van Jekaterinenburg. Omdat de wagens niet loskwamen, werd besloten de lichamen op die plek in een lokale mijnschacht genaamd Ganja’s mijn te gooien en ze daar te begraven.
Op 19 juli 1918 werd in de krant Izvestia gepubliceerd dat de voormalige tsaar was doodgeschoten. De moord op de kinderen en de bedienden werden geheim gehouden. Volgens de officiële bolsjewistische variant van het verhaal lag de verantwoordelijkheid van de beslissing bij de bolsjewistische afdeling van het Oeralgebied.
In het jaar 1935 werd het dagboek van Trotski gepubliceerd, waarin een gesprek was beschreven van Sverdlov met Trotski. Trotski schreef:
‘Tijdens het gesprek met Sverdlov vroeg ik hem in het voorbijgaand: “O ja, en waar is de tsaar?” “De tsaar is niet meer,” antwoordde hij. “Hij is doodgeschoten.” “En waar is zijn familie?” “De familie is met hem doodgeschoten.” “Allemaal?” vroeg ik, met lichte verbazing. “Allemaal”, antwoordde Sverdlov. “Maar waarom?” Hij wachtte mijn reactie af. Ik liet niets blijken. “En wie heeft dat beslist?”, vroeg ik. “We hebben het hier beslist. Iljitsj [Lenin] vond het beter om de Witten niet hun voormalige leider onder de neus te houden, zeker gezien de huidige moeilijke omstandigheden.’
Een onderzoek uit 2010-2011, op verzoek van de nazaten van de tsaar, heeft de directe betrokkenheid van Lenin en Sverdlov bij de moord op de Romanovs echter niet kunnen aantonen.
Tsaar Nicolaas werd 50 jaar oud †
Tsarina Alexandra werd 46 jaar †
Olga werd 22 jaar oud †
Tatjana werd 21 jaar oud †
Maria werd 19 jaar oud †
Anastasia werd 17 jaar oud †
Aleksej werd 13 jaar oud †