Ngày 23 tháng 8 năm 2007, một nhà khảo cổ học người Nga tuyên bố đã phát hiện hai bộ xương bị cháy và không còn nguyên vẹn tại một khu vực đốt lửa trại gần Ekaterinburg, khớp với địa điểm được miêu tả trong hồi ký của Yurovsky. Các nhà khảo cổ học cho biết đây là hài cốt là của một cậu bé khoảng 10 đến 13 tuổi và một thiếu nữ khoảng 18 đến 23 tuổi.[53] Vào thời điểm bị xử bắn, Olga 22 tuổi, Tatiana 21 tuổi, Anastasia 17 tuổi một tháng còn Maria thì 19 tuổi một tháng. Aleksei còn thiếu hai tuần là đến sinh nhật lần thứ 14. Ngoài hài cốt thì các nhà khảo cổ học còn tìm thấy "mảnh vỡ của một thùng chứa axit sunfuric, đinh, những dải kim loại của một chiếc hộp gỗ và đạn với nhiều cỡ khác nhau." Hài cốt được phát hiện nhờ máy dò kim loại và đầu dò bằng thanh kim loại. Một loại vật liệu có sọc xanh trắng giống như vải cũng được phát hiện; Aleksei thường mặc một chiếc áo lót cũng có sọc xanh trắng.

Ngày 30 tháng 4 năm 2008, các giám định viên pháp y người Nga tuyên bố kết quả xét nghiệm DNA cho thấy những hài cốt trên thuộc về Thái tử Aleksei và một người chị của ông.[54] Thông tin DNA thu được từ Ekaterinburg đã được nhiều phòng thí nghiệm như Trường Y của Đại học Massachusetts xét nghiệm độc lập nhiều lần và xác nhận hai bộ hài cốt còn sót lại của nhà Romanov là thật và cả gia đình Romanov đã sống tại Nhà Ipatiev. Kết quả xét nghiệm DNA được công bố vào tháng 3 năm 2009, xác nhận hai bộ xương được phát hiện năm 2007 chính là của Thái tử Aleksei và một người chị của ông.[55][56]